Родилась 21 июня 1920 г. в г. Алатырь Симбирской губернии (ныне Чувашская Республика) в семье рабочего. В 1921 г. умер отец, мать, Марфа Ульяновна, одна растила 5 детей. Зоя была младшей. В 1936 г. окончила 7 классов ж.-д. школы № 5. В 1936-1938 гг. училась в школе медицинских сестер.

Парфенова стала первой в городе девушкой-летчицей, затем инструктором аэроклуба. С началом войны стремится на фронт, но в военкомате получила отказ. В октябре 1941 г. ЦК ВЛКСМ объявил о наборе девушек-добровольцев в авиацию. Парфенова послала телеграмму Герою Советского Союза М.М. Расковой, ответственной за формирование женского авиац. полка, с просьбой о зачислении. Парфенову направили учиться в Энгельсскую школу военных летчиков, по окончании которой она воевала в составе 588-го ночного легкобомбардировочного авиац. полка, позже преобразованного в 46-й гвардейский. Член ВКП(б) с 1943 г. Заместитель командира эскадрильи 46-го гв. ночного бомбардировочного авиац. полка (325-я ночная бомбардировочная авиац. дивизия, 4-я воздушная армия, 2-й Белорусский фронт) гв. ст. лейтенант Парфенова к февралю 1945 г. совершила 739 боевых вылетов.

Из наградного листа: «...Тов. Парфенова на фронте борьбы с немецко-фашистскими захватчикамим с 27 мая 1942 г. От рядового летчика выросла до заместителя командира эскадрильи. За этот период времени лично произвела 739 боевых ночных самолетовылетов на самолете ПО-2, с боевым налетом 967 часов. Имеет общий налет 2035 часов. Сбросив по уничтожению мотомехчастей и живой силы противника 104 тонны бомбового груза, в результате точных бомбовых ударов врагу был нанесен большой урон: вызвано в стане врага 127 сильных очагов пожара, 172 взрыва большой силы, уничтожено 2 переправы противника. Подавлен огонь 5 артбатарей, взорван склад с боеприпасами, уничтожено 2 прожектора и около батальона пехоты противника. Разбросано войскам противника 500 000 листовок...

Тов. Парфенова, как летчик, отлично владеет техникой пилотирования и маневром в зоне зенитного огня и прожекторов противника. Грамотно летает в сложных метеоусловиях днем и ночью. Боевые задания выполняет смело, не страшась ни зенитного огня, ни прожекторов противника. Является участницей разгрома немцев на Северном Кавказе, Таманском и Крымском полуостровах, в Белоруссии и Польше. Ее боевая работа является примером для всего личного сотава полка...

Является прямым помощником командира эскадрильи. Обладает хорошими организаторскими способностями и командирскими навыками. Эффективность бомбового удара тов. Парфеновой высокая...

Днем 29 января 1945 г. тов. Парфенова получила боевое задание перебросить боеприпасы нашим войскам в пункт Кресин, с посадкой в этом пункте на очень ограниченной площадке при погоде - облачность 10 баллов, высота 100-150 м при сильном снегопаде. По пути к цели тов. Парфенова огнем с земли была ранена. Несмотря на ранение, произвела посадку, сдала боеприпасы, раненая привела машину на свой аэродром и благополучно произвела посадку.

За образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецко-фашистскими захватчиками, лично произведенные 739 боевых самолетовылетов с высокой эффективностью, проявленные при этом смелость, мужество, отвагу и геройство гв. ст. лейтенант Парфенова достойна высшей правительственной награды - присвоения звания Героя Советского Союза...».

Звание Героя Советского Союза присвоено 18 августа 1945 г.

День Победы Парфенова встретила под Берлином, принимала участие в первом послевоенном воздушном параде. После воздушного парада снова вернулась в Германию, где базировался полк. С 1945 г. в запасе. Парфенова работала председателем женсовета в авиац. частях, в которых служил ее муж М.Ф. Акимов. Жила в г. Рязани, до 1979 г. работала администратором кинотеатра «Ока». Была членом комитета ветеранов войны, часто выступала перед жителями города, молодежью и школьниками.

Награждена орденом Ленина, 2 орденами Красного Знамени, 2 орденами Отечественной войны 1-й степ., орденом Красной Звезды, медалями.

Умерла 7 апреля 1993 г. в г. Москве.