Après des études au lycée de Laon, Françoise Denoyelle est l’élève d’Alain Badiou, d’Henri Mitterand et de Michel Sanouillet à la Faculté de lettres de Reims. Elle voyage en Europe de l’Est et en Asie et s’installe à Paris en 1973.
Françoise Denoyelle est diplômée en lettres modernes, de l’université de Reims et diplômée en histoire de l’université de Paris III - Sorbonne Nouvelle.
Elle a soutenu une thèse en histoire en 1991 : Le marché et les usages de la photographie à Paris pendant l’entre-deux-guerres[3], sous la direction de Pierre Sorlin, professeur à l’Université de Paris III, Prix John Jaffé en 1992, décerné par la Chancellerie des universités de Paris, section lettres et sciences humaines.
Elle a également soutenu une thèse d'habilitation à diriger des recherches en 2001 : La photographie sous le régime de Vichy. Production, diffusion des photographies et organisation de la profession. Aryanisation des entreprises parisiennes de photographie, sous la direction de Jean-Pierre Esquenazi, professeur à l’Université de Lyon III.
François Kollar (co-écrit avec Patrick Roegiers et Dominique Baqué), Éditions du Ministère de la culture/Association pour la diffusion du patrimoine photographique, 1989.
Le Front populaire des photographes, préface de Jean-Noël Jeanneney, en collaboration avec François Cuel et Jean-Louis Vibert-Guigue, Paris, Terre Bleue, 2006, 224 p.
Harcourt 1934-2009, Paris, Nicolas Chaudun, 2009, 156 p. Réédition en 2012[12].
La Dynastie des Terraz. Joseph, Georges, Georges II, Pierre, Paris, Terre Bleue, 2010, 24 p.
Le Siècle de Willy Ronis, Paris, Terre Bleue, 2012, 432 p.
Boris Lipnitzki le Magnifique, Paris, Nicolas Chaudun, 2013, 220 p.
La Vie mène la danse, Paris, Textuel, édition annotée de l’autobiographie de Germaine Krull, 2015.
Jean Marquis, avec Françoise Denoyelle, Jean Marquis : Un Regard Lumineux : Salon de la Photo 2016, Paris, Comexposium - Salon de la Photo de Paris, , 96 p. (ISBN978-2-9546818-2-5)
André Malraux, Portraits choisis par Françoise Denoyelle, Paris, 11-13 éditions, , 99 p. (ISBN979-10-91004-32-9)
Arles, les Rencontres de la photographie : une histoire française, Paris, Art book magazine ; Arles : les Rencontres de la photographie, , 256 p. (ISBN978-2-8216-0128-4, BNF46536083)
Capa connu et inconnu, "De l’errance à l’épopée lyrique. Naissance d’un mythe", Paris, Bibliothèque nationale de France, 2004, p. 49-65. Édition allemande, Berlin, Nicolai, 2005, p. 66-85.
Ordre et désordre : schème fondamental dans la vision et l’écriture d’André Malraux, "André Malraux et Germaine Krull, une amitié dans le Siècle", Paris, Les Éditions Buissonnières, 2005, p. 240-253.
La photographie publicitaire en France. De Man Ray à Jean-Paul Goude, "Photographie et publicité. Les promesses d’un art nouveau 1919-1939", Paris, Les Arts décoratifs, 2006, p. 9-25.
Gastronomie et identité culturelle française. Discours et représentations, "La France à table. Entre gastronomie et tourisme, une photographie d’auteur pour une revue d’exception", Paris, Nouveau monde, 2007, p. 203-214.
Revoir Henri Cartier-Bresson, "Les conditions d’émergence des premières photographies, 1932-1939", Paris, Textuel, 2009, p. 302-319.
Zoom sur la photographie de presse dans la première moitié du XXe siècle, "Naissance du reportage et usage de la photographie dans la presse française, 1900-1950", Perpignan, AAGVP, 2009, p. 11-30.
Crise de l’information, crise du journalisme, crise du photojournalisme, "Le Consommateur d’images en 2008", Paris, Ministère de la Culture et de la Communication, Délégation aux Arts plastiques, 2009, p. 14-22.
L’Impossible photographie. Prisons parisiennes 1851-2010, sous la direction de Catherine Tambrun, "Henri Manuel, Louis Harlingue. Quand les photographes se font visiteurs de prisons", Paris, musée Carnavalet, Paris Musées, 2010, p. 204-210.
L'art en guerre France 1938-1947, sous la direction de Laurence Bertrand Dorléac et Jacqueline Munck, "Photographie Nouveaux destins de la photographie française", Paris, Musée d'Art moderne de la ville de Paris, Paris-Musées 2012, p. 406-407.
Voici Paris Modernité photographique 1920-1950, sous la direction de Quentin Bajac et Clément Chéroux, "Amitiés et réseaux des photographes parisiens dans les années 1930", Paris, Centre Pompidou, 2012, p. 42-55
Paris Libéré Photographié Exposé - Freed Photographed Exihibited - Befreit Fotografiert Ausgestellt sous la direction de Catherine Tambrun, "La Photographie en France pendant la Seconde Guerre mondiale - Photography in France during the Second World War - Die fotografie in Frankreich während des Zweiten Weltkrieges" ; "François Boucher, un conservateur dans la Résistance - A curator in the Resistance - Ein Konservator in der Resistance" p. 51-96, "Roger Schall", "La propagande de Vichy - Vichy Propaganda - Die Propaganda von Vichy", "Fama", "DNP" p. 130-151, "Robert Doisneau" p. 216-217, "Serge de Sazo" p. 234-235, "René Zuber" p. 240-241, "Jean Séeberger" p. 260-261, "Robert Cohen" p. 272-273, "Henri Cartier-Bresson" p. 280-281, "Jean Roubier" p. 284-285, "LAPI" p. 288-289, "Robert Capa" p. 304-305, "Pierre Jahan" p. 362-363, "Louis Silvestre" p. 376-377, Paris, Musée Carnavalet, 2014[13].
Ouvrage collectif, Raymond Depardon, photographe militaire (1962-1963), Paris, Coédition Gallimard / Ministère des armées, , 208 p. (ISBN9782072838514, lire en ligne)
Les archives de la planète, Musée départemental Albert Kahn, Paris, Lienart éditions, , 479 p. (ISBN978-2-35906-263-2)
Commissariat d’expositions
« À propos du corps et de son image », Centre culturel de Brétigny-sur-Orge, 1983.
« Raoul Hausmann. Photographies », Centre culturel de Brétigny-sur-Orge, 1984.
« La photographie humaniste 1945-1968 » avec Laure Beaumont-Maillet, Bibliothèque nationale de France, 2006.
« Retour en Lorraine par les photographes du bar Floréal Photographie », Maison des Métallos, Mois de la photo à Paris, 2008 et La Roseraie de Mont-Saint-Martin, Mont-Saint-Martin, 2009.
« Des clics sur la France d’hier », aire de Gourville - A 11, dans le cadre de la célébration du cinquantenaire, Ministère de la Culture et de la Communication, 2009.
« Jean Mounicq 50 ans de photographie, Rétrospective de 300 photographies », Galerie de L’Escale et Médiathèque Gustave-Eiffel, Levallois, 2012.
« Europe - Europe(s) », Alliance française Bruxelles, 2013.
« Le Front Populaire en photographie », exposition présentée à l'Hôtel de Ville de Paris, salle Saint-Jean, du 19 mai au 23 juillet 2016[15].
Officier dans l’ordre des arts et lettres (arrêté du 29 octobre 2021 portant nomination et promotion dans l'ordre des Arts et des Lettres - NOR : MICA2135499A)[19]