През 336 г. пр. Хр. Парменион и Атал застават начело на подготвяния поход към Азия и са изпратени да освободят гръцките градове в Мала Азия. Походът обаче е осуетен в самото си начало поради убийството на Филип. Парменион веднага застава на страната на Александър и скоро се завръща в Македония, докато Атал като отколешен негов враг крои планове за съюз с Атина срещу Александър и е убит. През 334 г. пр. Хр. Парменион се отправя заедно с Александър в похода му към Азия като главнокомандващ на основната част от пехотата, състояща се от 12 000 македонци, 7000 съюзници и 5000 наемници (останалата част от пехотата е формирана от 7000 одриси, трибали и илирийци и 1000 стрелци агриани), а синът на Парменион Филот е поставен начело на 1800-те македонски конници. В похода участват и другите двама синове на Парменион — Хектор, който загива във водите на Нил през 331 г. пр. Хр., и Никанор, починал от болест по време на кампанията в Хиркания. В битките при Граник, Иса и Гавгамела Парменион командва левия фланг на войските — десният е ръководен от самия Александър — и има основен принос за победите на македонците. На Парменион като най-доверен човек на Александър е поверена и пленената персийска съкровищница.