S-a născut la Bologna. A studiat mai întâi cu Lorenzo Pasinelli(d); dar ulterior a fost instruit la școala lui Carlo Cignani(d). Cunoștințele sale despre arhitectură și despre perspectivă erau considerabile; dar a excelat domeniul figurilor. Francesco a lucrat la Piacenza, Parma și Roma, apoi a devenit arhitect ducal la Mantova. După o ședere la Genova și Napoli a fost chemat la Viena, unde a construit un mare teatru.[10] A lucrat succesiv pentru împărații Leopold I și Iosif I și a fost invitat la Madrid de Filip al V-lea, care l-a numit principalul său arhitect.
Francesco a fost cunoscut pentru realizările sale teatrale în domeniul scenografiei. A fost primul membru al familiei Bibiena care a construit teatre și a proiectat decoruri. În 1700 a renovat complet teatrul din Hofburg, Viena, pentru împăratul Leopold I.[11] Teatrul mare era cunoscut sub numele de Große Komödiensaal („Sala Mare a Comediilor”), care mai târziu a devenit Teatrul Curții (Burgtheater).[12] Cu toate acestea, Opera a ars în 1747. Arhitectura Hoftheater a influențat foarte mult designul teatrelor din Germania și Austria în prima jumătate a secolului al XVIII-lea.[11]
După o scurtă ședere în Italia și în Lorena, a fost invitat de împăratul Iosif I, înapoi la Hofburg, să lucreze ca „Primul inginer teatral” și ca pictor/decorator din 1709 până în 1712.[12] A fost, de asemenea, arhitectul marelui teatru din Nancy, Franța; al Teatrului Filarmonico din Verona, pe care unii l-au numit cel mai bun teatru din Italia și al Teatrului Alibert din Roma. În 1726, Francesco s-a întors la Bologna, unde a condus Academia Clementină.[10]
Deși tatăl său, Giovanni Galli da Bibiena(d), a avut o carieră remarcabilă, Francesco și fratele său mai mare, Ferdinando(d), au fost cei care au stabilit reputația artistică și averea familiei.[13]
