Francesca frequenta il Centro Sperimentale di Cinematografia e nei primi anni Ottanta realizza alcuni cortometraggi e il documentario commissionato dal Comune di Roma 'La piccola avventura', sui bambini disabili.
Inizia la sua carriera cinematografica come sceneggiatrice e nel 1987 esordisce dietro la macchina da presa con "Mignon è partita", con cui vince cinque David di Donatello (miglior regista esordiente, miglior sceneggiatura, miglior attrice protagonista, miglior attore non protagonista e miglior suono), due nastri d'argento e il premio per la miglior opera prima al Festival di San Sebastian.
Seguono "Verso sera" (1990) con cui ottiene il David di Donatello per miglior film e miglior attrice non protagonista e "Il grande cocomero" (1992), David di Donatello per miglior film, miglior sceneggiatura e miglior attore protagonista e Nastro d'argento per miglior film, miglior sceneggiatura e miglior produzione).
Gira i film "Con gli occhi chiusi" (1994) e "L'albero delle pere" (1998) presentato in concorso alla Mostra del Cinema di Venezia, con cui vince l'Osella D'oro e Grolla D'oro per miglior film.
Nel 2001 è la volta di "Domani" e nel 2004 realizza il documentario 'Gabbiani - Studio Su "Il Gabbiano" Di Anton Cechov'.
Ha diretto la pellicola "Lezioni di volo" (2006) con Giovanna Mezzogiorno e Anna Galiena. E' sposata con il musicista jazz Battista Lena.
E' tornata dietro la macchina da presa per dirigere il film drmmatico "Questione di cuore" con Kim Rossi Stuart e Paolo Villaggio.