Na een woelige jeugd en een mislukte carrière in het leger vond hij met de steun van de Franse filmcriticus André Bazin zijn weg in de wereld van de film. Hij werkte mee aan enkele tijdschriften, waarbij hij zijn reputatie vestigde als rebel tegen de bestaande Franse cinema, die hij bestempelde als de "cinéma de papa" en vóór sommige "auteurs" uit de Amerikaanse cinema, onder andere met zijn artikel "Une certaine tendance dans le cinéma Français". Hij maakte zijn eerste korte film in 1954. In 1959 draaide hij zijn eerste langspeelfilm, Les Quatre Cents Coups, de eerste uit de sterk autobiografisch getinte Antoine Doinel-serie, die onmiddellijk succes had en internationaal de deur opende voor de nouvelle vague. Het vervolg Baisers volés (1968) werd ook een meesterwerk. Sindsdien keerde het echtpaar Antoine Doinel (gespeeld door Jean-Pierre Léaud) en zijn latere vrouw Christine Darbon (Claude Jade) terug in andere films: Domicile conjugal (1970) en L'amour en fuite (1979). Hierna scoorde hij grote successen met meesterwerken als Jules et Jim (1962), L'Enfant sauvage ( 1969) en Le Dernier Métro (1980).
Truffaut was van 1957 tot 1965 getrouwd met Madeleine Morgenstern. In 1968 verloofde hij zich met de actrice Claude Jade. Zijn laatste metgezel was vanaf 1981 de actrice Fanny Ardant.
Truffaut bleef films maken tot aan zijn dood op 52-jarige leeftijd. Hij werd begraven op het kerkhof van Montmartre in Parijs. In 1992 kwam de film François Truffaut, stolen portraits (François Truffaut, portraits volés) uit, geregisseerd door Serge Toubiana en Michel Pascal. De film is een soort documentaire over het leven van Truffaut.