Francesco Albani, der zu den Hauptvertretern der barocken Bologneser Schule rechnet, kommt 1578 in Bologna als Sohn eines Seidenhändlers zur Welt. Er soll nach Wunsch des Vaters Jurist werden, nimmt aber nach dessen Tod im Jahr 1590 doch eine Malerlehre bei Dionys Calvaert auf, jenem flämischen Maler, der in Italien nach seiner Herkunft Il Fiammingo genannt wird. In dessen Atelier knüpft Francesco Albani erste Kontakte mit Guido Reni, mit dem er später, ab etwa 1595, gemeinsam die Carracci-Schule besucht und der sein berühmtester Kollege und Konkurrent werden soll.
Den Barockklassizismus der Bologneser Schule belebt Francesco Albani, der besonders in mythologischen Szenen sein ganzes Können offenbart, mit Poesie und elegischer Sinnlichkeit. Sein malerisches Werk - Tafelbilder ebenso wie Fresken - entsteht hauptsächlich in Bologna und Rom, daneben ist Francesco Albani in Florenz (1633) und Mantua (1621/22) tätig.
Wohl schon um 1600 kommt Francesco Albani, dessen Idol der Renaissancemaler Raphael ist, erstmals nach Rom. Hier arbeitet er mit seinem Lehrmeister Annibale Carracci zusammen, der Francesco Albani zu seinen begabtesten Schülern rechnet und entsprechend fördert. 1609 kehrt Francesco Albani kurz nach Bologna zurück, wird aber sogleich vom Marchese Vincenzo Giustiniani nach Bassano di Sutri (Viterbo) beordert, um dort dessen Palazzo auszumalen.
Etwa zur selben Zeit, wohl zwischen 1609 und 1612, arbeitet Francesco Albani gemeinsam mit Guido Reni an der Ausschmückung der Kapelle des Römischen Quirinalspalastes. Rom bleibt für die nächsten Jahre sein Arbeitsmittelpunkt (Chorfresken von Santa Maria della Pace, Wandmalerei im Palazzo Verospi).
1614 wird Francesco Albani die erste Tochter geboren, seine Frau überlebt das Kind jedoch nur zehn Tage. Erst nach vier Jahren kann sich Francesco Albani wieder zur Ehe entschließen: 1618 heiratet er Doralice Fioravanti, die ihm zahlreiche weitere Kinder gebären wird.
Mit zunehmendem Alter zieht es Francesco Albani, mittlerweile ein wohlhabender und bekannter Maler, in seine Vaterstadt zurück: In der ersten Hälfte der 1620er Jahre arbeitet Francesco Albani zwar noch in Mantua und Rom, danach aber bleibt er hauptsächlich in Bologna. Hier verbringt er den Herbst seines Lebens.
Francesco Albani, zu dessen Schülerkreis neben seinem Bruder Giovanni Battista Albani auch der berühmte Andrea Sacchi zählt, verstirbt 1660 in seiner Geburtsstadt.