Петрарка родился в городе Ареццо в Тоскане, Италия, где нашел себе прибежище его отец, юрист Пьетро ди сер Паренцо (по прозвищу Петракко), которого изгнали из Флоренции – одновременно с Данте Алигьери – за принадлежность к партии «белых». После долгих скитаний по небольшим городам Тосканы родители девятилетнего Франческо переселились в Авиньон. Во Франции Петрарка поступил в школу, где выучил латинский язык и проявил интерес к римской литературе. Окончив обучение в 1319 году, Петрарка по желанию отца начал изучать право, сначала в Монпелье, а затем – в Болонском университете, где и оставался до смерти отца в 1326 году. Так как он был выходцем из семьи нотариуса, то должен был продолжать дело отца, но право мало интересовало Петрарку, который к этому времени увлекся классическими писателями. К тому же после смерти отца Петрарка по завещанию получил только рукопись сочинений Вергилия, поэтому отсутствие средств к существованию заставило его стать священником.
Поселившись в Авиньоне при папском дворе и приняв духовный сан, Петрарка сблизился с могущественной фамилией Колонна, один из членов которой, Джакомо, был его университетским товарищем. 6 апреля 1327 году он впервые встретил в церкви Санта-Кьяра свою возлюбленную Лауру, неразделенная любовь к которой послужила главным источником его знаменитых сонетов и стала одной из причин его удаления из Авиньона в уединенный Воклюз. Несмотря на то, что виделись они всего несколько раз и не были по-настоящему знакомы, Петрарка пронес любовь к ней через всю свою жизнь. После того как ровно через 21 год жизнь Лауры унесла эпидемия чумы, Петрарка еще в течение десяти лет воспевал ее.
Труды Петрарки на латыни имеют больше историческое значение, однако мировая слава его как поэта основана исключительно на его итальянской поэзии. Сам Петрарка относился к своим стихам с пренебрежением, как к «пустякам», «безделкам», которые он писал не для публики, а для себя самого, стремясь «как-нибудь, не ради славы, облегчить скорбное сердце». Громадное влияние сонетов Петрарки на современников и позднейшие поколения обусловлены их неподдельной искренностью, непосредственностью и глубиной описываемых чувств. Он посвятил Лауре сборник итальянских сонетов и канцон, состоящий из двух частей – «на жизнь» и «на смерть мадонны Лауры», традиционно называемый «Il Canzoniere», что переводится с итальянского буквально «Песенник», или Rime Sparse, или (по-латыни) Rerum vulgarium fragmenta. «Канцоньере» еще до начала 17 века выдержало порядка 200 переизданий и было прокомментировано многими учеными и поэтами.
Литературная известность и покровительство семьи Колонна доставили ему несколько церковных синекур, им был приобретен домик в долине речки Сорги, где он с перерывами жил с 1337-го по 1353-й год. Между тем письма Петрарки и его литературные произведения сделали его знаменитостью, и он почти одновременно получил приглашение из Парижа, Неаполя и Рима принять коронование лавровым венком. Петраркой был выбран Рим и был торжественно венчан на Капитолии лавровым венком в Пасху 1341 года – этот день некоторыми исследователями считается началом эпохи Возрождения.
Около года жил при дворе пармского тирана Аццо ди Корреджио, и снова вернулся в Воклюз. В время двух продолжительных путешествий по Италии в 1344 – 1345 и 1347 – 1351 годах он завязал многочисленные дружеские связи, в том числе с Джованни Боккаччо. В 1347-м, мечтая о возрождении величия древнего Рима, проповедовал восстановление римской республики, поддерживая авантюру «трибуна» Кола ди Риенци, это испортило его отношения с Колонна и он вынужден был переехать в Италию.
Петрарка навсегда покинул Воклюз в 1353 году, когда на папский престол взошел Иннокентий VI, который считал Петрарку волшебником, ввиду его занятий Вергилием. Отклонив предложенную ему кафедру во Флоренции, Петрарка поселился в Милане при дворе Висконти, где исполнял разные дипломатические миссии. Например, посещал в Праге Карла IV по его приглашению еще во время его пребывания в Мантуе. В 1361 году Петрарка оставил Милан и после неудачных попыток вернуться в Авиньон и переселиться в Прагу поселился в Венеции (1362 – 1367), где жила его незаконнорожденная дочь с мужем. Отсюда он почти ежегодно предпринимал продолжительные путешествия по Италии. Последние годы жизни Петрарка провел при дворе Франческо да Kappapa, отчасти в Падуе, отчасти в загородной деревеньке Арква, где и умер в ночь с 18 на 19 июля 1374 года, не дожив одного дня до своего 70-летия. Его нашли утром за столом с пером в руке над жизнеописанием Цезаря. На местном кладбище красуется памятник из красного мрамора, поставленный поэту его зятем Броссано, бюст же воздвигнут в 1667 году.