Прошёл путь от студента Московского института стали и сплавов, аспиранта, младшего, старшего научного сотрудника, заведующего проблемной лабораторией, заведующего кафедрой до директора крупнейшего металлургического института страны – «Гиредмет».
В 2000 году защитил докторскую диссертацию по теме «Атомная и электронная структура поверхности и фазообразование в многослойных композициях на основе кремния».
Автор более 200 научных работ, среди которых 3 монографии, 5 патентов, авторские свидетельства. Им созданы: уникальные методы диагностики, физико-химические основы технологии материалов на основе кремния и его соединений, один из самых известных центров исследования строения, состава и свойств неорганических веществ и материалов.
Ведёт большую научно-организационную и педагогическую работу.
Заведующий кафедрой «Материаловедение полупроводников и диэлектриков» МИСиС.
Главный редактор журнала «Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники», член редакционной коллегии научно-технического журнала «Наноиндустрия».
Заместитель председателя диссертационного Совета Д. 212.132.06 при МИСиС, член диссертационного Совета Д. 217.043.01 при «Гиредмете».
Под научным руководством Пархоменко Ю.Н. защищены 4 кандидатских и 1 докторская диссертация. В настоящее время он осуществляет руководство 10 аспирантами.
Является руководителем и инициатором создания в МИСиС научно-исследовательского центра коллективного пользования (ЦКП) «Материаловедение и металлургия» и Объединённого центра коллективного пользования МИСиС и Гиредмета.
В 2005 году Ю.Н. Пархоменко удостоен премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники.
С февраля 2006 года — директор института «Гиредмет». За короткий срок ему удалось стабилизировать финансовое положение института и привлечь интерес заказчиков к научным разработкам института.