Elle appartient à la branche fauve du rameau brun, comme sa cousine l'aubrac. Elle serait arrivée dans la région avec le bétail arabe lors de la vague de migration arabe aux VIIe et VIIIe siècles en Europe par l'Espagne.
La parthenaise est originaire de la Gâtine poitevine, région située à proximité de la ville de Parthenay dont elle tire son nom, en Poitou-Charentes. C'est Eugène Gayot qui la baptise ainsi au milieu du XIX siècle, désignant par ce terme la population de bovins à robe fauve qui peuplait alors l'ouest de la France entre la Loire et la Gironde. Cette race mixte prend une certaine importance dans la partie ouest de la France, et fait partie des premières races bovines à avoir un livre généalogique lorsque celui-ci est créé en 1893. On comptait alors plus d'un million d'individus et la race était la troisième race française en termes d'effectifs. L'essor de la race est alors lié à la situation du vignoble de Cognac. En effet, après le phylloxera, les porte-greffes disponibles ne permettent pas de replanter le vignoble destiné à la production de la prestigieuse eau de vie et les producteurs doivent se reconvertir. Ils optent majoritairement pour la production laitière avec des vaches parthenaises et se font une réputation avec le beurre des Charentes.
Au XX siècle, la replantation des vignes, la mécanisation (arrêt de la production de bœufs), la concurrence de races laitières plus spécialisées et l'abus des croisements industriels font fondre les effectifs. En 1965, seuls sept producteurs enregistrent leurs animaux sur le registre. En 1980, il reste 7 850 vaches parthenaise. Une relance est faite en abandonnant la traite et l'élevage des bœufs se reconverti vers l'élevage allaitant. Elle passe notamment par la création de l'UPRA parthenaise en 1983. En 2004, l'effectif est remonté à 60 000 animaux. Il comprend 22 000 vaches dont 9 500 sont inscrites au herd-book. 99 % d'entre elles reproduisent en race pure. 600 taureaux dont 210 inscrits au herd-book sont répertoriés. 3 % reproduisent en insémination artificielle et 10 % en croisements..
Elle est élevée depuis très longtemps dans la région, plus particulièrement les Deux-Sèvres et n'en a été exportée que très récemment en Amérique.