In 1856 ontwikkelde hij parkesine, de eerste thermoplast, een celluloid gebaseerd op nitrocellulose opgelost in ethanol. De resulterende stroperige vloeistof heet collodium. Na verdamping van het oplosmiddel ontstaat celluloid, de kunststof waar onder andere tafeltennisballen en filmmateriaal van werden gemaakt. Dit materiaal, voor het eerst gepresenteerd op de Wereldtentoonstelling van 1862 in Londen, anticipeerde op de vele moderne esthetische en praktische toepassingen van plastics. In 1866 richtte hij in Hackney Wick in Londen de Parkesine Company op voor massaproductie van het materiaal tegen lage kostprijs, ruim lager dan natuurrubber. Het bedrijf was echter geen succes en werd weer gesloten in 1868, enerzijds omdat de richtprijs van een "shilling per pound" niet haalbaar was, anderzijds vanwege de extreme brandbaarheid en bovendien omdat het materiaal niet erg chemisch stabiel was. Desondanks had Parkes het fundament gelegd waarop anderen met succes de verdere ontwikkeling van celluloid konden voortzetten. Een van hen was zijn compagnon Daniel Spill die het materiaal van Parkes verbeterde onder de naam xyloniet. Spill voerde later een proces wegens schending van de patentrechten tegen John Wesley Hyatt, die in de Verenigde Staten een eigen celluloid had ontwikkeld. Het proces was geen succes, in 1870 besliste de rechtbank echter wel dat de uitvinding van celluloid, mede door de originele experimenten van Parkes, alleen aan hem kon worden toegewezen.