Bonnie Parker naît le 1er octobre 1910 à Rowena au Texas et est la cadette de trois enfants.
À la suite de la mort de son père quand Bonnie avait quatre ans, sa mère déménage avec sa famille dans la maison de ses parents à Ciment City, une banlieue industrielle de Dallas. Bonnie Parker est l'une des meilleures élèves de son école secondaire, remportant des prix en orthographe, en écriture et en art oratoire. À l'âge adulte, son goût pour l'écriture se traduit par l'écriture de poèmes tels que The Story of Suicide Sal (« L'Histoire de Sal le Suicideur ») et The Trail's End (« La Fin de la piste »), connu maintenant sous le titre de The Story of Bonnie and Clyde (« L'Histoire de Bonnie et Clyde »).
Dans sa deuxième année de secondaire, Parker rencontre Roy Thornton. Ils abandonnent l'école et se marient le 25 septembre 1926, six jours avant le seizième anniversaire de Parker. Leur mariage, marqué par les fréquentes absences de Thornton ainsi que ses démêlés avec la loi, prend fin lorsqu'il est incarcéré pour braquage de banque à main armée en janvier 1929. Bien qu'ils ne se soient jamais revus par la suite, ils ne divorcèrent jamais. Bonnie Parker porte encore son alliance quand elle meurt en 1934.
En 1929, après la rupture de son mariage et avant de rencontrer Clyde Barrow en janvier 1930, Parker retourne vivre avec sa mère, et prend un travail comme serveuse dans un café. Un de ses clients réguliers est Ted Hinton, un employé de la poste qui se joindra au département du shérif de Dallas en 1932 et participera à son embuscade en 1934. Dans le journal que Parker tient brièvement en début 1929, elle décrit sa solitude, son impatience quant à sa vie à Dallas, et son amour du cinéma parlant.
Au terme d'une période d'enquête et de filatures menées par les agents du FBI dans cinq États américains (Illinois, Michigan, Oklahoma, Texas et Louisiane) Bonnie et Clyde sont abattus le 23 mai 1934 par la police du Texas et de la Louisiane, près de leur planque à Black Lake en Louisiane. Le meurtre des deux jeunes policiers le 1er avril 1934 précipite la décision de capturer le couple de truands, morts ou vifs. Un groupe de cinq officiers de la police du Texas et de Louisiane fédérés par Frank Hamer s'emploie à retrouver la trace du couple. Ils sont informés que Clyde s'apprête à braquer une banque près d'Arcadia en Louisiane et décident de tendre une embuscade sur l'itinéraire menant à la ville.
Ils s'installent à 2 heures du matin dans les fourrés de part et d'autre de la route déserte de la petite ville de la paroisse de Bienville en guettant l'arrivée de la Ford V8 volée que Clyde conduisait. À 9 heures, les six hommes, au bord de l'abandon, aperçoivent au loin la Ford roulant à toute allure. Dès que Clyde est identifié, les agents ouvrent le feu sur l'auto qui dérape sur le bas-côté. Craignant que Clyde, tireur hors-pair, ne parvienne à saisir son arme sur le plancher de la voiture, les six officiers s'extraient de leur embuscade pour cribler l'automobile de balles. Environ 150 impacts ont été dénombrés. Clyde meurt sur le coup d'une rafale en pleine tête. Bonnie n'est pas tuée immédiatement ; les officiers rapportent avoir entendu un long cri féminin horrifié venant de la voiture.
Les policiers ont utilisé des pistolets mitrailleurs et des fusils à pompe dont ils vidèrent les chargeurs. Le silence revenu, les policiers s'approchent de l'épave du véhicule pour constater la mort de Bonnie et de Clyde et y trouvent un arsenal d'armes volées et des munitions. Leurs dépouilles sont exposées au public afin d'authentifier leur mort. Les deux amants sont enterrés séparément contrairement à leurs vœux.