Алексей Серапионович Пархоменко родился в 1909 году семье известного шеф-повара. Из-за перенесённой в раннем детстве скарлатины ослеп на оба глаза. После смерти родителей воспитывался в специализированном детском доме для слепых. Учился успешно, отличался музыкальными способностями, играл на фортепиано и особенно хорошо на скрипке. В 1930 году поступил на математическое отделение физико-математического факультета МГУ, после преобразования которого окончил в 1935 году математическое отделение механико-математического факультета МГУ — ученик П. С. Александрова. После защиты кандидатской диссертации «О взаимно-однозначных и непрерывных отображениях» в 1938 году получил учёную степень кандидата физико-математических наук; с 1939 года — доцент кафедры топологии (затем — высшей геометрии и топологии) механико-математического факультета МГУ, до своей смерти в 1982 году. Несмотря на полную слепоту был одним из ведущих преподавателей механико-математического факультета. Был одним из руководителей семинара по теоретико-множественной топологии (с П. С. Александровым, Л. А. Тумаркиным; И. В. Проскуряковым). Умер в Москве 16 февраля 1982 года.