Parkin erforscht die Wechselwirkungen dünner Materialschichten und entdeckte, dass der Riesenmagnetowiderstand (GMR-Effekt) in vielen Materialien praktisch anwendbar ist. Auf dieser Grundlage entwickelte er neuartige Leseköpfe für Computerfestplatten und machte so die hohe Speicherkapazität heutiger Computer erst möglich. Aktuell forscht er an Spintronik-basierten Alternativen zu magnetischen Festplatten, die energiesparend ohne jede Mechanik funktionieren sollen. Der Spin macht Elektronen zu kleinen magnetischen Einheiten. In diesen magnetischen Einheiten lassen sich Information speichern.
Nach Studium und Promotion im Vereinigten Königreich forschte Stuart Parkin zunächst an der Université Paris-Sud in Paris (Frankreich). 1982 verließ er die akademische Forschung und ging in die USA an das San Jose Research Laboratory des Chipkonzerns IBM. Dort stieg er zum Leiter der Magnetoelektronik-Gruppe des Forschungszentrums in Almaden (USA) auf. Seit 2014 ist der Physiker Direktor und Wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle. Von 2014 bis 2020 war er Alexander von Humboldt-Professor an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Für seine wissenschaftlichen Erfolge wurde Parkin vielfach ausgezeichnet, zum Beispiel 2013 mit der Swan Medal des Instituts für Physik (London, Vereinigtes Königreich) und 2014 mit dem Millennium-Technologiepreis der finnischen Akademie für Technologie, einem unabhängigen, gemeinsam von der finnischen Industrie und dem finnischen Staat gegründeten Fonds. Parkin ist Fellow/Mitglied mehrerer Wissenschaftsakademien wie der Royal Society (Vereinigtes Königreich) und der Nationalen Akademie der Wissenschaften der USA. Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina ist er seit 2015.
Der King Faisal International Prize for Science wird seit 1983 jährlich von der King Faisal Stiftung in Riad (Saudi-Arabien) an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für herausragende Forschungsergebnisse verliehen. Der Preis ist mit 200.000 US-Dollar dotiert und wird mit einer Goldmedaille vergeben. Alle vier Jahre wird der Preis im Fachgebiet Physik ausgelobt. Zu den in der Vergangenheit ausgezeichneten Leopoldina-Mitgliedern gehören Daniel Loss (Physik, 2017), Michael Grätzel (Chemie, 2015) und Gerd Faltings (Mathematik, 2014).