Après des études d'arts appliqués à l'école régionale des beaux-arts de Rennes de 2002 à 2005, François Deshayes commence sa carrière en créant des installations en collaboration avec d'autres artistes. En 2010, il est sélectionné pour la Biennale de Venise et expose son travail dans plusieurs expositions collectives telles que la biennale Manifesta à Saint-Étienne en 2017.
En 2014, François Deshayes réalise sa première exposition personnelle intitulée "La Grande Parade" au centre d'art Le Plateau, à Paris. Cette exposition réunit des sculptures et des peintures réalisées pendant plusieurs années. L'année suivante, il est nommé pour le prix Marcel Duchamp, qui récompense les artistes dont la création a fait le plus de bruit cette année-là .
En 2016, François Deshayes crée l'installation "Le Monde de Babel" à La Maison Rouge, un centre d'art contemporain à Paris. Cette installation comprend plusieurs pièces en métal et verre représentant des lettres et des mots déformés, symbolisant la difficulté à communiquer et à comprendre dans le monde actuel.
En 2017, il crée l'installation "Le Labyrinthe de la mémoire" pour l'exposition "Les Ombres qui meurent" à la Fondation Cartier pour l'art contemporain à Paris. Cette exposition est une réflexion sur la nature humaine et les relations entre elles, notamment en utilisant des éléments comme la lumière et la couleur pour créer un espace intimiste et émotionnel.
En 2019, François Deshayes crée l'installation "La Forêt" à la Fondation Louis Vuitton à Paris. Cette installation comprend plusieurs sculptures en verre et métal représentant des arbres de différentes tailles, symbolisant la nature et son rapport à l'homme.
En 2020, il expose ses travaux au Palais de Tokyo à Paris dans une exposition intitulée "L'Ardeur du temps". Cette exposition réunit plusieurs peintures et sculptures réalisées pendant les dix dernières années, ainsi qu'une installation immersive en trois dimensions.
François Deshayes est considéré comme un artiste contemporain important dans le paysage de l'art français actuel et son travail est exposé dans plusieurs musées et institutions d'art contemporain en France et à l'international.