Après avoir suivi des cours de théâtre dès l'âge de neuf ans, Julie-Marie Parmentier commence sa carrière de comédienne sur les planches en 1993. En 1997, elle est repérée par Noémie Lvovsky qui l'engage pour être une des quatre adolescentes de son téléfilm Petites. Son rôle de Stella, jeune fille à la sensibilité à fleur de peau, lui vaut en 1999 une première apparition sur grand écran. Petites, agrémenté de quelques scènes, sort en salle sous le titre La Vie ne me fait pas peur. Le film remporte le prix Jean Vigo. En parallèle, Julie-Marie Parmentier tourne dans plusieurs téléfilms.En 2000, elle est la fille prostituée et toxicomane d'Ariane Ascaride dans La Ville est tranquille de Robert Guédiguian. Le cinéaste marseillais l'emploie à nouveau deux ans plus tard dans Marie-Jo et ses deux amours. Julie-Marie Parmentier y incarne à nouveau la fille d'Ariane Ascaride mais dans un rôle cette fois-ci un peu plus apaisé.Entre temps, la comédienne incarne une des deux soeurs Papin au côté de Sylvie Testud dans Les Blessures assassines (2000) de Jean-Pierre Denis. Le Ventre de Juliette (2002) de Martin Provost la ramène une nouvelle fois à Marseille. La comédienne y tient le rôle principal, celui d'une jeune adolescente qui tombe enceinte. Cette expérience difficile l'amène à devenir un peu plus adulte. En 2002, Julie-Marie Parmentier tourne également Folle embellie de Dominique Cabréra au côté de Marilyne Canto et Jean-Pierre Léaud.
