Francesco Cesarini s'est surtout distingué dans les courses par étapes chez les amateurs. En plus de remporter le Tour d'Italie amateurs en 1982, il termine cinquième dans la même course en 1984 et grimpe à deux reprises sur le podium du Tour des Abruzzes en 1983 et 1984.
Devenu professionnel en août 1984, il prend sa retraite en 1992, obtenant trois victoires dont une étape du Tour de Suisse en 1988, qu'il termine à la sixième place. Parmi ses classements dans les courses du calendrier italien, il faut mentionner les podiums au Trophée Matteotti 1987, à la Coppa Agostoni 1988 et 1990 et au Grand Prix de l'industrie et du commerce de Prato en 1990. Il a fait partie de l'équipe nationale italienne chez les amateurs et les professionnels.
