Франсис родился в семье матери-француженки и отца-испанца. Его отец начинал работать на заводе, на Кубе, а позже перебрался во Францию. Там он и познакомился с будущей матерью художника. Еще в детстве Франсис отличался строптивым и взрывным характером. Это доставляло много проблем его родителям. Однако в школе талантливого сорванца прощали за хорошие рисунки. Уже в детстве Франсис получал за них призы. Отец был убежден в таланте сына. Когда Франсису было 15 лет, он отправил в Салон французских художников одну из его работ. Работу приняли и отметили призом.
В 1895 году Франсис поступил в Школу прикладного искусства. С большей охотой молодой художник посещал Лувр, Академия Эмбера и брал частные уроки. В 1897 году Франсис сильно увлекся творчеством Сислея Альфреда. Его работы сильно повлияли на работы Пикабиа. Франсис присоединяется к обществу импрессионистов. Знакомство с Писсаро стало для него стартом. Много картин в 1905 году было с восторгом принято публикой на персональной выставке художника. В 1908 году Франсис познакомился со своей будущей женой Габриэль Бюффе. Она серьезно увлекалась музыкой.
Картины «Каучук», «Пейзаж», «Регата» - это картины, где Франсис использовал абстракционизм. После удачного показа своих авангардных работ во Франции, он пересек океан. В Нью-Йорке Пикабиа участвует в «Армори-шоу». Художественные круги сразу приняли Пикабиа как деятеля нового искусства. Он давал интервью в газетах, давал публичные лекции для элитных «анархистов». Нью-Йорк настолько поразил Франсиса своими красками, живостью, ритмами и несхожестью с Парижем, что художник создал серию акварелей. Огромное полотно «Удни»(300х300 см) было написано в 1913 году, украшало Центр Помпиду в Париже через 35 лет.
Во время Первой мировой войны Франсис был призван. Он отправляется с поручением на Кубу. Однако почти на год задерживается в Нью-Йорке. После демобилизации в 1916 году Франсис начал жить в Барселоне. Там он примкнул к движению дадаистов. Франсис стал для них любимым художником. Художник написал полотна: «Серпантин», «Volucelle-II», а также коллаж для журналов. Франсис оставил жену и детей ради свободной любви с Жерменой Эвелинг, короткой и бурной связи в Айседорой Дункан. В поиске свободы в искусстве Франсис увлекся сюрреализмом. Он получил международное признание и обеспечил себе роскошную жизнь. В 1951 года Франсис почти не занимался живописью. На нервной почве он перенес два инсульта и остался парализованным. Художник умер в Париже в возрасте 74 лет. Интерес к его творчеству не ослабевает и до сих пор. Его картины представлены во многих музеях мира.