Françoise a grandi à Hollywood, en Californie, où elle a été éduquée dans un environnement privilégié. Sa mère était une star du cinéma hollywoodien et son père était l'une des plus grandes voix de la musique pop. Cependant, Francesca ne s'est pas sentie attirée par la scène du cinéma ou de la musique dans sa jeunesse. Elle a fréquenté le Bennington College pour étudier la danse moderne et la photographie avant de se concentrer sur une carrière d'actrice.
Elle a fait ses débuts au théâtre à Broadway en 1978, dans la pièce "The First" écrite par son ami de longue date Woody Allen. Sa carrière d'actrice a été relativement courte, mais elle a tenu quelques rôles notables dans des films tels que "Le Fugitif" (1985) et "Stardust Memories" (1980), également de Woody Allen.
Dans les années 1980, Francesca s'est tournée vers la musique et a sorti plusieurs albums. Elle a collaboré avec des musiciens tels que Quincy Jones, Barry Gibb, Paul Simon et Burt Bacharach. Son premier album, "Francesca", sorti en 1982, a été un succès commercial modéré et a atteint le top 30 du Billboard Hot 100. Son deuxième album, "My World" (1985), est devenu son plus grand succès et est resté classé dans le top 20 pendant plusieurs semaines.
En plus de sa carrière musicale, Francesca a été active dans des causes humanitaires tout au long de sa vie. Elle a travaillé avec Amnesty International, Save the Children et The Nature Conservancy. Elle a également créé sa propre fondation, la "Francesca Sinatra Foundation", qui travaille pour les enfants défavorisés et en situation précaire dans le monde.
En 1976, Francesca s'est mariée à Richard Barstow avec qui elle a eu deux enfants. Le couple s'est séparé en 1986 et Francesca s'est remariée en 2000 à Ronald Odenheimer. Elle vit actuellement à New York avec son deuxième époux.
Francesca Sinatra est une artiste polyvalente qui a su marier sa passion pour la musique et le cinéma avec sa volonté de faire du bien dans le monde. Sa carrière est marquée par une grande diversité, allant de l'actrice à la chanteuse, en passant par la philanthrope.