1988년 박상일 박사는 스탠퍼드대에서 AFM을 공동 발명한 뒤 실리콘밸리에서 세계 최초 상용 원자현미경 회사 Park Scientific Instruments를 세웠다(이코노미조선). PSI 매각 후 한국으로 돌아와 1997년 PSIA를 설립했고, 2002년 국내 최초 연구용 원자현미경 XE-100을 내놓았다.
2007년 사명을 파크시스템스로 바꾸고 미국·일본 법인을 세웠다(한국IR협의회 기업리서치센터). 2010년 산업용 원자현미경 기술이 국가핵심기술로 지정됐고, 2015년 기술특례로 코스닥에 상장하며 같은 해 IMEC과 공동개발 프로젝트를 맺었다. 2020년 포브스 아시아 '10억 달러 미만 200대 기업'에 선정됐고 2021년 시가총액 1조 원을 넘어섰다.
2022년 독일 아큐리온, 2025년 스위스 린시테크, 2026년 프로브 제조사인 미국 로키 마운틴 나노테크놀로지를 잇따라 인수했고, 2023년에는 2026년 완공을 목표로 과천 신사옥을 착공했다. 2026년 원자 분해능 이미징을 구현한 'Park NX1'을 출시했으며, 같은 해 1분기 매출과 영업이익은 전년 동기 대비 각각 22.7%, 84.0% 줄었으나(한국경제) 1000억 원 규모 자금 조달에 성공했다.