Küla on rajatud 1920. aastatel. Pärnamäe nimi pärineb metsavahitalult, mis kuulus varem Väo linnamõisale ja Tallinna linnale ning mille viimane müüs aastal 1883 Viimsi mõisale. Nimi on ilmselt märksa vanem kui talu – kunagine metsavahitalu võis saada nime mäe järgi, kus ka praegu kasvab pärnasid. Nimi võib pärineda ka isikunimest Päärn, mille murdelised kujud on Pearn ja Pärn. Omaette külanimena eksisteerib Pärnamäe alles 1930. aastate lõpust, varem on Pärnamäe talu nimetatud Lubja küla talude hulgas.
Küla maadele jäävad Viimsi poolsaare vanimad asulakohad ja kinnismuistised. Pärnamäe alumise kruusakarjääri kohal tuvastati 4000 aasta tagune asulakoht nöörkeraamika kultuurile ise loomulike leidudega. Soosepa raba äärel leiti jälgi u 200. aastast eKr pärineva asula koha kultuurikihist ja märke muistsest rauatootmisest. Klindiäärel paiknevad kahe 4.–5. sajandist pärineva tarandkalme jäänused.
Pärnamäel olid ka „Taani hindamisraamatus” mainitud seitsme adramaa suuruse Vianre küla maad ning Pärnamäe tee on olnud Viimsi vanima asutusala ja Iru vaheline iidne ühendustee.
Küla piiride kaart:
