Narodil se 12. února 1768 jako prvorozený syn toskánského velkovévody Leopolda a jeho manželky Marie Ludoviky Španělské. Nikdo tenkrát nemohl tušit, že se František jednou stane posledním císařem Svaté říše římské a zároveň prvním císařem rakouským. Mládí prožil na dvoře svého otce spolu s mnoha svými sourozenci.

V roce 1780 zemřela jeho babička, česká a uherská královna Marie Terezie, a jejím následníkem se stal nejstarší syn Josef II. Tento pokrokový vládce však zůstal i po dvou manželstvích bezdětný. Svého synovce Františka si oblíbil a začal s ním počítat jako se svým následníkem. Našel mu také vhodnou manželku. Dne 6. ledna 1788 se jí ve Vídni stala Alžběta Vilemína Württemberská (1767–1790).

Alžběta však zemřela již dva roky po svatbě, 18. února roku 1790, den po porodu prvorozené dcery, a dva dny nato, 20. února, zemřel také císař Josef II., potěchou jehož posledních dní Alžběta byla. Po strýcově smrti řídil František státní záležitosti do té doby, než z Florencie přijel jeho otec, který byl po svém bratrovi právoplatným následníkem trůnu.

Dne 19. března 1791 se František ve Vídni oženil podruhé (sňatek byl nejprve uzavřen per procurationem 15. srpna 1790 v Neapoli), s Marií Terezou Neapolsko-Sicilskou (1772–1807).

Manželé byli bratranec a sestřenice prvního stupně (jejich rodiče byli vlastními sourozenci - Mariina matka Marie Karolína byla Leopoldovou sestrou a nevěstin otec Ferdinand I. Neapolsko-Sicilský byl bratrem Františkovy matky Marie Ludoviky). Takto blízké příbuzenství mělo za následek, že většina z Františkových a Mariiných dětí se musela potýkat s genetickou degenerací a jen část z nich byla schopna samostatného života.

1. března 1792 zemřel Leopold II. a na trůn nastoupil František jako císař František II.. Byl rodinný typ a připomínal vzhledem a oblečením spíše obyčejného měšťana než císaře. Vydával se na procházky městem a rád odpovídal lidem na pozdrav.

6. června 1792 byl korunován na uherského krále a 9. srpna 1792 na krále českého. Při korunovaci se poprvé setkal s pozdějším „nejmocnějším mužem“ Rakouska Klementem Václavem Lotharem Metternichem. Tento vynikající diplomat se později stal jeho pravou rukou.

Nad Evropou se však začala stahovat mračna; tím mračnem nebyl nikdo jiný než Napoleon Bonaparte. Francouzské vojsko pod Napoleonovým vedením několikrát proniklo na rakouská území a vyhnalo tak císařskou rodinu do Uher, protože Rakušané nebyli ani tak dobře vycvičení ani vyzbrojení jako Francouzi.

V roce 1804, v návaznosti na přijetí císařského titulu Napoleonem, se František prohlásil císařem rakouským.

 František uzavřel dohodu s Ruskem, v jehož čele stál car Alexandr I., a znovu se utkal s Napoleonem v bitvě „Tří císařů“ u Slavkova, kde jej ale Napoleon rozdrtil.

S ohledem na politický vývoj v Evropě (zejména vznik Rýnského spolku) se František vzdal 6. srpna 1806 koruny Svaté říše římské, prohlásil římskou císařskou hodnost za zrušenou a zbavil zbylé říšské stavy povinností vůči sobě jako římskému panovníkovi. Jeho vláda se tak formálně omezila pouze na rodové državy alpské, českou korunu a uherskou korunu a František tak zůstává jako František I. pouze rakouským císařem.

Většina Františkových příbuzných byla Napoleonem vyhnána ze svých království a vévodství a hledala útočiště u svého příbuzného v Rakousku, mezi nimi i rodina budoucí císařovny. Dne 6. ledna 1808, půl roku po smrti Františkovy druhé manželky, se ve Vídni konala svatba. Volba padla opět na sestřenici, princeznu Marii Ludoviku Beatrix z Modeny (1787–1816).

Marie Ludovika byla velmi vzdělaná žena, trpěla však tuberkulózou, která jí znemožňovala mít děti a zapojit se plnohodnotně do života, i když se o to až do smrti snažila a pokud mohla, všude svého manžela doprovázela. Dohlížela na výchovu všech svých vyvdaných dětí a zvláště se věnovala následníku trůnu Ferdinandovi, jehož stav se díky ní velmi zlepšil. Byla neochvějnou nepřítelkyní Napoleona a postavila se proti plánu provdat Františkovu dceru Marii Luisu za císaře Francouzů.

I když svého manžela dokázala velmi ovlivnit, přesto byla sňatková jednání mezi Napoleonem a Metternichem úspěšně dovedena do konce a v roce 1810 se Marie Luisa Habsbursko-Lotrinská stala francouzskou císařovnou. Metternich uskutečnil ještě jeden sňatkový plán s nešťastným koncem, a to manželství další Františkovy dcery Leopoldiny s brazilským císařem Pedrem I.

Po Bitvě národů u Lipska v roce 1813 byl Napoleon poražen a jeho žena Marie Luisa se vrátila i se synem, římským králem Napoleonem Františkem Bonapartem (pozdější vévoda František Zákupský), do Rakouska. Po Vídeňském kongresu (18. září 1814 – 9. červen 1815), jenž byl Metternichovým triumfem, se Evropa vrátila do starých kolejí. Marie Luisa byla poslána do Parmy jako vévodkyně a malý Bonaparte zůstal s dědečkem ve Vídni.

10. listopadu 1816 se František oženil ve Vídni naposledy. Jeho nastávající se stala dcera bavorského krále Maxmiliána I., princezna Karolína Augusta Bavorská (1792–1873). Karolína byla už jednou, díky Napoleonovi, provdaná za Viléma I. Württemberského (1781–1864), manželství však bylo bezdětné; z tohoto důvodu bylo po Napoleonově pádu v roce 1815 rozvedeno (hlavním impulsem však bylo setkání Viléma se sestrou ruského cara Alexandra I. Kateřinou Pavlovnou, do níž se Vilém hluboce zamiloval). Manželství s Františkem bylo šťastné, třebaže ani v něm Karolína neporodila žádné děti; láskyplně se starala o všechny své děti nevlastní.

V roce 1824 se konal Karolínou podporovaný sňatek Františkova syna Františka Karla s její polorodou sestrou Žofií Bavorskou, se kterou si dobře rozuměla, a svou náklonnost později přenesla i na Žofiina syna a jeho manželku. O šest let později v roce 1830 se pak císař dočkal prvního vnuka Františka, pozdějšího císaře Františka Josefa I., který se o pět let později přišel s dědečkem rozloučit k úmrtnímu loži.

Po jeho smrti národy monarchie netruchlily, František I. už dávno nebyl jejich tatíčkem, ale viděly v něm pouze loutku Metternichovy kliky, která lid zatížila vysokými daněmi.[zdroj?] Po jeho smrti nastoupil na trůn jeho syn Ferdinand, kterému kladl na srdce, aby poslouchal Metternicha a nedělal nic bez porady s ním. Jeho manželka Karolína Augusta přesídlila do Salcburku.

„Držte se starého, neboť to je dobré a naši předkové se při tom dobře měli; proč ne my? Nyní panují nové ideje, které nemohu schvalovat a nikdy jich neschválím. Vzdalujte se jich a přidržujte se jejich opaku, neboť já nepotřebuji učence, ale dobré občany. Vaším povoláním je vzdělávat mládež k tomu účelu. Kdo mně slouží, musí učit, co nařizuji. Kdo to neumí, nebo přichází ke mně s novými ideami, ten může jít, nebo já jej odstraním.“ z proslovu Františka I. k profesorům lycea v Lublani, 1821