박진아 교수는 1988년 미국 컬럼비아대학교에서 전기공학을 전공하여 학사 학위를 취득하였고. 미국 펜실베이니아대학교에서 컴퓨터비전 전공으로 1991년에 석사 학위를, 컴퓨터그래픽스 전공으로 1996년에 박사 학위를 취득하였다.
대표적인 연구 업적으로는 자기공명영상(MRI)의 특수 기법인 MR 태깅 영상을 활용하여 3차원 심장 운동을 정밀하게 정량화할 수 있는 가변형 모델링 기법의 개발이 있다. 이 기술은 복잡한 운동 데이터를 임상적으로 의미 있고 직관적으로 해석 가능한 파라미터로 변환함으로써 진단적 통찰이 가능하도록 하였다. 
현재 KAIST의 컴퓨터그래픽스 및 가시화 (CGV) 연구실을 이끌고 있으며, 의학영상처리 및 분석, 3차원 모델링과 더불어 가상현실 기술을 의료 분야에 융합하는 연구를 수행하고 있다. 특히 의료 시뮬레이션 시스템과 그에 수반되는 3차원 상호작용 및 컴퓨터 햅틱스 기술에 중점을 두고 있다.
박 교수는 임상적으로 활용 가능한 가변형 모델 개발에 지속적인 관심을 가지고 있으며, 최근에는 뇌의 세부 구조를 모델링하고 이를 노화 연구에 적용하는 등 연구 영역을 확장하고 있다. 해당 연구는 2017년 KAIST 대표 연구 우수성과 10선에 선정되었으며, 제50회 과학의 날 기념 정부 포상에서 국무총리상을 수상하였다. 2024년에는 다중감각 시각화 및 모델링 기법을 통해 생명·의학 융합 분야의 과학기술 발전에 크게 기여한 공로로 과학기술포장을 수상하였다.
IEEE Transactions on Haptics에서 6년간 부편집위원으로 활동하였으며, 한국그래픽스학회, 한국HCI학회, 한국정보과학회 등에서 여러 차례 임원으로 활약해 왔다. 2023년부터는 제13대 및 제14대 대한의학영상정보학회 회장을 역임하고 있으며, 2022년부터는 세계적인 의학영상 분야 최고 권위 학회인 MICCAI 이사회(Board of Directors) 이사로 활동 중이다. 현재는 2025년 9월 대전에서 개최되는 MICCAI 2025 학술대회의 총괄 의장(General Chair)을 맡고 있다.