Nato ad Arezzo il 20 Luglio 1304, fanciullo, dovette seguire il padre Ser Petracco, notaio fiorentino bandito da Firenze per le sue idee politiche, ad Avignone, allora sede pontificia. Presso la vicina università di Montpellier inizio, su richiesta del padre, lo studio delle materie giuridiche che prosegui presso l'università di Bologna. Presso quest'ultima università ebbe tra i suoi professori di Legge quello che sarebbe divenuto un suo futuro maestro di poesia: Cino da Pistoia. Ben presto si accorse però che le materie giuridiche non erano fatte per lui e abbandonate quelle discipline si appassionò allo studio di Cicerone e dei poeti antichi . A Bologna tra gli studi e i divertimenti che Francesco non disdegnava coltivò numerose amicizie tra cui quella con il principe romano Giacomo Colonna.
Nel 1326 la morte del padre richiamò Francesco, unitamente al fratello Gherardo, ad Avignone dove i due fratelli constatarono che l'eredità del padre non gli avrebbe consentito di vivere ancora per molto senza trovarsi una sistemazione. Il fratello Gherardo entrò più tardi nell' ordine minore dei certosini e forse anche Francesco abbracciò tale ordine. Il ritorno ad Avignone venne caratterizzato dall'incontro di Francesco con quella che sarebbe divenuta l'ispiratrice di tutte le sue liriche d'amore. Era il Venerdì Santo del 1327 quando il poeta vide nella chiesa di Santa Chiara Laura la donna che amerà per tutta la vita. L'amore di Francesco per Laura, già sposata da due anni con Ugo de Sade, fu unico e prosegui anche dopo la sua morte che avvenne, a causa della peste, nel 1348.
Nel 1330, come cappellano, entrò al servizio della famiglia Colonna. L'occupazione gli diede l'occasione di viaggiare per la Francia, le Fiandre e la Germania. Venne accolto dai Signori che allora dominavano le città italiane conoscendo tra i più illustri letterati e poeti del tempo. Durante questi viaggi, da relazioni superficiali, gli nacquero i due figli Giovanni (1337) e Francesca (1343).
Il 1 Settembre del 1340 mentre si trovava in ritiro a Valchiria, a poche miglia da Avignone, venne, informato da parte del Senato Romano e dell'Ateneo di Parigi dell' offerta a essere incoronato Poeta. Scelse, forse per vanità, l'invito di Roma e dopo essere stato esaminato solennemente, per tre giorni, a Napoli dal re Roberto d'Angiò, nel giorno di Pasqua del 1341 venne cinto dalla corona di Poeta in Campidoglio.
Dal 1353 visse in Italia a Milano e in seguito a Venezia e Padova per stabilirsi infine ad Arquà, sui colli Euganei, dove morì il 19 Luglio 1374.