Secondo gli studi più recenti, il Francia risulta nato non a Bologna ma nel contado, a Zola Predosa (oggi comune in provincia di Bologna), località all'epoca chiamata Ceula. Secondo il Vasari, Francesco sarebbe nato nel 1450; tuttavia si è rintracciato un atto notarile del 1468 in cui il futuro pittore figura come testimonio a favore del proprio maestro bolognese di arte orafa, e siccome all'epoca non si raggiungeva la condizione della maggiore età prima dei 21 anni, gli studiosi (a cominciare dal Sighinolfi) sono in larga parte concordi nel retrodatare la data di nascita di Francesco Francia verosimilmente al 1447. Un cronista bolognese che ne annotò la morte nel 1517, lo disse infatti "di circa sessantotto anni", il che renderebbe verosimile fissare la data di nascita del Francia tra il 1447 e il 1449, né prima né dopo.
Nel 1483 divenne capo della Corporazione degli orafi bolognesi, funzione che rivestì più volte (1489, 1506-1508 1512). Nel 1514 era capo delle quattro arti. Dai Bentivoglio fu incaricato della realizzazione dei conii delle monete per la zecca cittadina, e tale carica gli fu riconfermata da Papa Giulio II. Il Francia ottenne una grande reputazione per marchi di sigilli, ornamenti d'argento e nielli (ornamenti incisi in lavori di oreficeria e riempiti di smalto nero). Due piatti lavorati a niello si trovano all'Accademia di Bologna.
Fu menzionato per la prima volta come pittore nel 1486 e il suo primo lavoro è la Madonna Felicini, firmata e datata 1494. Ha lavorato in collaborazione con Lorenzo Costa, influenzato dal suo stile e da quello di Ercole de' Roberti fino al 1506 quando il Francia divenne pittore di corte dei Gonzaga a Mantova: da quel momento sarà influenzato dal Perugino e Raffaello.
Il papato inviò alla città di Bologna, formalmente in dono e in sostanza come forma di pressione politica, l'estasi di Santa Cecilia di Raffaello, e da quel momento Francesco Francia pare abbia smesso di dipingere. Questa ipotesi è deducibile dal quanto annota il Vasari nelle Vite ove riferisce che considerandosi il Francia eccelso tra i pittori la visione del capolavoro e il riconoscimento della superiorità di Raffaello abbia prodotto in lui una tale depressione da causargli la morte.[3]
«Di gran danno fu sempre in ogni scienza il presumere di sé, e non pensare che l'altrui fatiche possino avanzar di gran lunga le sue; e per natura e per arte avere da 'l cielo non solamente le doti eccellenti e rare, ma ancora prerogative di grazia, di agilità e di destrezza nell'operare molto maggiori che altri non ha. Perché alle volte s'incontra e vedesi l'opere di tale, che mai non si sarebbe creduto, essere sì belle e sì bene condotte, che lo ingannato dalla folle credenza sua, ne rimane tinto di gran vergogna e tutto confuso. E quanti si sono trovati che nel vedere l'opere d'altri, per il dolore del rimanere a dietro, hanno fatto la mala fine? Come è opinione di molti che intervenisse al Francia Bolognese, pittore ne' tempi suoi tenuto tanto famoso, che è non pensò che altri non solo lo pareggiasse, ma si acostasse a gran pezzo a la gloria sua. Ma vedendo poi l'opere di Raffaello da Urbino, sgannatosi finalmente di quello errore, ne abbandonò e l'arte e la vita.»
In onore del pittore zolese, nel 1952 viene fondata a Zola Predosa, sua città natale, la società di pallacanestro ASD Francesco Francia, militante nei campionati regionali dell'Emilia Romagna.
Opere di pittura (selezione)
Fino al 1500
Crocifissione con i Ss. Giovanni Evangelista e Girolamo (Crocifissione Bianchini), 1485 circa, 52 cm x 33 cm, olio su tavola, Palazzo d'Accursio, Bologna
Sacra Famiglia, 1485 circa, 54 cm x 40 cm, olio su tavola, Gemäldegalerie, Berlino
Madonna col Bambino a cui un angelo offre ciliegie, 1490 circa, 58 cm x 44 cm, olio su tavola, Carnegie Museum of Art, Pittsburgh
Ritratto di Bartolomeo Bianchini[4], 1485-1500 circa, 57 cm x 41 cm, olio su tavola, National Gallery, Londra
Il Battesimo di Cristo, 1490 circa, 29 cm x 55 cm, olio su tavola, Museu Calouste Gulbenkian, Lisbona
Madonna col Bambino in piedi su un parapetto con cardellino in mano a due angeli, 1495 circa, 64 cm x 49 cm, olio su tavola, Alte Pinakothek, Monaco
Pala Calcina, 1500, 193 cm x 151 cm, tempera e olio su tela (ex tavola), Ermitage, San Pietroburgo
Crocifissione 1485 circa, Bologna
Sacra Famiglia 1485 circa, Berlino
Madonna e angelo 1495-1500, Pittsburg
Bartolomeo Biachini 1485-1500, Londra
Madonna e angeli 1495 circa, Monaco
Anni 1500-10
Madonna e il Bambino con cardellino in mano, 1500 circa, 67 cm x 52 cm, olio su tavola, Wallington National Trust, Northumberland
Madonna col Bambino con cardellino in mano tra i santi Francesco e Girolamo[5], 1500–10, 75 cm x 57 cm, tempera su tavola, Metropolitan Museum of Art, New York
Annunciazione con sant'Alberto carmelitano, 1503-04 circa, 182 cm x 132 cm, olio su tela (ex tavola), Museo Condé, Chantilly
Madonna che adora il Bambino in un roseto, 1500-05, 175 cm x 132 cm, olio su tavola, Alte Pinakothek, Monaco
Ritratto di Evangelista Scappi, 1500-05, 55 cm x 44 cm, olio su tavola, Galleria degli Uffizi, Firenze
Ritratto di Altobello Averoldo[6], 1505 circa, 54 cm x 41 cm, olio su tavola, National Gallery of Art, Washington
Crocifissione con la Vergine e i santi Giovanni Evangelista, Girolamo, Francesco e Maddalena, 1505 circa, 246 cm x 146 cm, olio su tavola, Basilica di San Giacomo Maggiore, Bologna
La vita della santa Cecilia - scene 1 (Matrimonio) & 10 (Sepoltura), 1504-06, 360 cm x 290 cm, pittura murale staccata, Oratorio di Santa Cecilia, Bologna
Sacra Famiglia, 1510 circa, 64 cm x 49 cm, olio su tavola, Museo di belle arti, Budapest
Ritratto di Federico Gonzaga (figlio di Isabella d'Este) [7], 1510, 45 cm x 34 cm, olio su tavola trasferito su tela e di nuovo su tavola, Metropolitan Museum of Art, New York
Ritratto probabile di Isabella d'Este, 1511, 44 cm x 35 cm, olio su tavola, Vienna
Pala Buonvisi[8], 1510-12, 195 cm x 180 cm, olio su tavola, National Gallery, Londra
Madonna col Bambino e san Giovannino[9], 1510-15, 65 cm x 51 cm, olio su tavola, Museo d'arte di San Paolo, San Paolo
Madonna col Bambino e san Giovannino (Francesco Francia e figli) [10], 1515 circa, 115 cm x 94 cm, olio su tavola, National Gallery of Victoria, Melbourne