La infancia de Francesca transcurrió entre Boulder, un pueblo de Colorado, y Antella, una aldea de la campiña toscana frecuentada por artistas y exponentes de la alta sociedad de Florencia. Criada en el seno de una familia de artistas, su interés por la fotografía surgió a una edad muy temprana: con solo 13 años empezó con sus primeros trabajos, ya adoptando un estilo característico, casi siempre fotografiando en blanco y negro, con formato cuadrado, y dando prioridad a la iluminación para, a través de ella, conseguir centrar la atención sobre un sujeto principal (y normalmente único) en la escena. De sus padres obtuvo sus primeras influencias hacia el arte, de tal forma que, desde pequeña, lo conceptualizó no sólo como un modo de vivir, sino más bien como un modo de pensar. Es considerada una niña prodigio.
Entre los años 1975 y 1979 fue estudiante de la Rhode Island School of Design en Providence, y fue aceptada en el Programa de Honores que le permitía vivir durante un año en las instalaciones de la escuela en Palazzo Cenci en Roma. Durante su estancia en la capital italiana (1977-1978), se identificó con el surrealismo y el futurismo, que desde entonces ganaron presencia en sus fotografías, así como la decadencia, representada en las paredes desnudas y los objetos antiguos que también comenzaron a poblar sus trabajos.
En 1979 se trasladó a Nueva York, donde quiso hacer carrera fotográfica. Envió portafolios a algunos fotógrafos de moda, pero sus esfuerzos no se vieron recompensados y sufrió una depresión. Luego de intentar suicidarse en septiembre de 1980, en una carta a un amiga ex compañera de la Rhode Island School of Design, Sloane Rankin, escribía las siguientes palabras:
Mi vida en este punto es como un sedimento muy viejo en una taza de café y preferiría morir joven dejando varias realizaciones… en vez de ir borrando atropelladamente todas estas cosas delicadas…
Su obra consiste en retratos, mayoritariamente de mujeres en blanco y negro, siendo ella misma la modelo en muchas ocasiones. El cuerpo es uno de los temas centrales de su fotografía; las figuras humanas aparecen borrosas, perdidas en la sombra, parecen formar parte de las salas invadidas por el deterioro.
A través de sus fotografías, Woodman buscó la denuncia de la situación en la que vivían las mujeres en los años 1970.
Durante su estancia en Roma, elabora fotografías en las que el fondo muestra paredes deterioradas, enfatizando la calidad geométrica del origen arquitectónico clásico, cuyo estado es ruinoso. Estos escenarios recuerdan ambientes en los que le gustaba ubicar su trabajo en Rhode Island, donde buscaba viejas mansiones victorianas o fábricas abandonadas que le pudieran ofrecer el contexto apropiado para lo que quería expresar. En este periodo, sus fotografías muestran la influencia de los pintores clásicos italianos .