Dopo la laurea in Fisica Teorica all'Università di Torino, nel 2001 Francesca ha completato un dottorato in Biofisica e Matematica Applicata all'Institute of Cancer Research, University of London. Successivamente, ha lavorato come ricercatrice post-doc in progetti di imaging e omica presso l'ICR, il Gray Cancer Institute e il MRC Clinical Trials Unit di Londra.
Nel 2006 Francesca è entrata all'Università di Oxford, dove ha trascorso i successivi 16 anni e ricopre ancora oggi una posizione onoraria: nel 2013 ha assunto la guida di un gruppo di ricerca finanziato da Cancer Research UK e dal Medical Research Council; nel 2015 è stata nominata professoressa associata; nel 2016 ha fondato il Computational Biology and Integrative Genomics Lab; nel 2018 ha ottenuto l’ERC Award; nel 2020 è stata promossa a professoressa ordinaria.
Dal febbraio 2022, Francesca ricopre la cattedra di Professore Ordinario nel Dipartimento di Scienze Informatiche dell'Università Bocconi di Milano, dove ha un programma di ricerca sull'applicazione dell'Intelligenza Artificiale nelle Scienze della Vita e insegna corsi di laurea triennale e magistrale nei corsi MSc e BSc in Intelligenza Artificiale e Scienze Informatiche.
La ricerca di Francesca unisce le scienze informatiche e le omiche per comprendere malattie complesse come il cancro. È autrice di oltre 150 pubblicazioni scientifiche, molte delle quali in riviste di alto impatto (Google Scholar, ORCID). Nel 2018 Francesca ha ricevuto l'European Research Council Award, microC, per lo sviluppo di nuove tecniche computazionali che sfruttano i dati multi-omici per decodificare l'interazione e l'evoluzione di popolazioni eterogenee di cellule in un microambiente dinamico.
Francesca è anche impegnata nella formazione della prossima generazione di scienziati biomedici, fornendo loro le conoscenze necessarie per affrontare le grandi sfide della biologia e della medicina. Oltre alla sua posizione all'Università Bocconi, ha insegnato in scuole internazionali avanzate e università, tra cui il corso internazionale di MSc presso l'Università di Tsukuba, in Giappone, e i corsi avanzati presso il Wellcome Genome Campus dell'Università di Cambridge, nel Regno Unito.
Francesca ha fatto parte di numerosi comitati nazionali e internazionali, inclusi vari enti di finanziamento, ed è stata membro di panel di valutazione governativi, tra cui il panel delle Scienze Biologiche del UK REF-2021 e il Panel Consultivo Interdisciplinare.