Его отец — архитектор и скульптор Бартоломео Карло Растрелли (Растрелли Флорентский), работавший при дворе французского короля Людовика XIV. Родился Франческо в Париже в 1700 году. С самого детства он осваивал отцовское ремесло и помогал ему. Биография Франческо Растрелли много и серьезно исследовалась и теперь отвергнуты предположения об его учебе во Франции и Италии, единственным серьезным учителем был его отец.

В Россию он попал случайно — в 1716 году отец, итальянец по национальности, после смерти короля Людовика, остался безработным на чужбине и ему был предложен русским царем контракт на 3 года.

При переезде в Россию семья поначалу жила во флигеле Кирилла Нарышкина, а затем в доме вдовствующей царицы Марфы Матвеевны на Шпелерной улице.

Первым серьезным заданием для совсем юного Растрелли-младшего была интерьерная отделка дворцов Апраксиных и Шафирова, он участвовал вместе с отцом в создании проекта дворца в Стрельне. Старший Растрелли в первую очередь обладал талантом скульптора, а сын умело подчеркивал отцовское мастерство воплощением своей гениальности в архитектурные формы.

Самостоятельно Франческо Растрелли проектирует и строит 2-этажный дворец Антеоха Кантемира в стиле барокко, здесь уже виден его почерк, но все-таки это еще почерк ученика. Окна светлых гостевых залов обращены на набережную, жилые помещения расположены на противоположной стороне, каминную лепнину и украшения в залах выполнил его отец Карло.

Вслед за Петром I на молодого Растрелли обращает свое царственное внимание новая императрица – Анна Иоанновна. Совместно с отцом они отстроили Анненгоф (дословно двор Анны) в Кремле и в Лефортово. По поручению императорского фаворита Бирона в 1732 году талантливый архитектор строит манеж перед Большой Морской улицей, сразу за Невским проспектом. Кроме этого, у него находятся в разработке проекты на Летний и Зимний дворцы.

В 1733 году состоялась свадьба Франческо Бартоломео Растрелли и девицы Уоллес, у новоиспеченной пары сразу появляются дети, всего трое, правда сын и младшая дочь умерли в разгар эпидемии холеры, свирепствовавшей в 1738 году.

Бирон был первым крупным заказчикам молодого гения. Довольный работами Растрелли, Бирон выхлопотал ему придворную должность – обер-архитектора с круглогодичным жалованием в 1200 рублей. Карьера Франческо начинает набирать обороты.

Власть меняется и вместо Анны Иоанновны трон занимает Анна Леопольдовна. На смену старым фаворитам приходят новые. Миних поручает Растрелли создание нового дворца для императрицы. Но планам не суждено сбыться: из-за своей неприязни к немцам, успевшая занять трон, новая императрица Елизавета заморозила его проект. А Растрелли пришлось заплатить за связь с Бироном и Минихом – по приказу Елизаветы в 1742 году ему не выплатили жалованье, поставили под сомнение дворянское звание графа и лишили строительных проектов и работ.

Однако талант гениального итальянца не долго остался невостребованным. Елизавета любила роскошь и изысканность, стремясь к этому во всем. В том числе и в архитектурных формах. Не прошло и 2 лет, как Растрелли приступил к затянувшемуся строительству Летнего дворца, а затем и перепланировке и окончательной отделке Аничкового дворца после Земцова и Дмитриева.

Карло Бартоломео Растрелли умер в 1744 году, Франческо решает завершить работу над скульптурой Петра I на коне (Медного всадника), которую начал его отец. Затем следуют работы по расширению дворца в Петергофе, куда он направлен самой Елизаветой.

Талантливый архитектор создает уникальные ансамбли и воплощает смелые проекты в Петергофе более 3 лет. Однако, ни жалование, ни звание ему до сих пор не возвращено. И Растрелли громко объявляет императрице о своем скором отъезде, справедливость восторжествовала, все привилегии окупаются с лихвой – жалованье повышено, чин возвращен.

Затем Растрелли востребован и знаменит как никогда – его рука и стиль прослеживаются в знаменитых интерьерах Зимнего дворца (Иорданская лестница, 1754-1762 годы), дворцы в Царском Селе и в Ропше, Строгановский (1753-1754) и Воронцовский (1749-1752) дворцы, архитектурные формы монастыря в Смольном (почти 9 лет!), «Эрмитаж» — павильон, созданный в 1748-1754 годах.

Но времена меняются, и барокко, прославившийся роскошью и помпезностью убранства, понемногу выходит из моды. У Растрелли заказов все меньше и меньше.

Проект Гостиного двора вызывает неодобрение купеческого сословия – это слишком дорого, и строительство замораживается на неопределенный срок.

В 1762 году архитектор отбывает на лечение в Италию по приказу императрицы Екатерины II . А через год Екатерина увольняет его с круглодичной пенсией в 1000 рублей, взяв нового штатного архитектора – Вален-Дамота, который приступает к отделке палат Зимнего дворца.

Через 2 года Растрелли не стало, предположительно он умер в Курляндии, куда уехал после отставки. Там он успел построить Руэнтальский и Митавский дворцы. Место захоронения великого зодчего, как и дата его смерти, точно не установлены.