Dopo aver lavorato come orafo fino al 1486 ed essere diventato capo della Corporazione degli Orafi nel 1483, cominciò a studiare pittura presso la bottega di Francesco Squarcione, firmando il suo primo lavoro, la Madonna Felicini, nel 1494. Influenzato inizialmente dall’opera di Lorenzo Costa e Ercole de' Roberti, il Francia ebbe modo successivamente di operare a Mantova (1506) e conoscere lo stile di Perugino e Raffaello. Insieme a Lorenzo Costa e Amico Aspertini dipinse gli affreschi dell'Oratorio di Santa Cecilia, in San Giacomo Maggiore a Bologna. Tra i suoi migliori lavori si ricordano una Presentazione al tempio nell’Abbazia di Santa Maria del Monte a Cesena e una Immacolata concezione per la Basilica di San Frediano a Lucca. Nelle Vite del Vasari si riferisce che Francesco smise di dipingere dopo aver visto L'estasi di Santa Cecilia di Raffaello, dipinto che lo stesso Raffaello, amico del pittore, gli aveva inviato a Bologna. Sembra addirittura che la depressione causatagli dal riconoscimento della inarrivabilità di un tale capolavoro lo portò presto alla morte.