Походить із родини будівничого. Сам працював на будівництві в Мілані. Він — небіж римського архітектора Карло Мадерно (1556—1629), що добудував у Вічному місті собор святого Петра, а також створив фасад церкви святої Сусани і палац Маттеі-ді-Джове.
Карло Мадерно викликав його в Рим, де і пройшли всі роки життя митця. Працював поряд з Мадерною. Занадто талановитий Борроміні сприймався конкурентом могутнього Лоренцо Берніні, який зробив все можливе для відсторонення архітектора від державних та приватних замовлень. Головними замовниками Борроміні стали католицькі чернечі ордени.
З 22 липня 1667 року відчув себе тяжко хворим. Усамітнився, знищив особистий архів, малюнки і креслення. Покінчив життя самогубством.
Похований в одній з римських барокових церков (Сан Джованні деї Фіорентіні). Могила збережена. Надгробок дуже простий, врівень з загальною підлогою церкви. Плита з чорного мармуру багатогранної форми, у середину якої вправили коло білого мармуру з лаконічним написом імені архітектора та років його життя.
Зберігся портрет Борроміні у вигляді католицького паломника, що мов слугує поясненням до прислів'я «Нема князів перед Богом, є лише паломники». Художник невідомий.
Франческо Борроміні — визнаний майстер креслень архітектора, якими він плідно займався ще в Мілані. Креслення Борроміні не мали собі рівних за фаховою віртуозністю в Італії 17 століття.
Тільки для церкви Сан Карло алле Кваттро Фонтане (італ.San Carlo alle Quattro Fontane) він зробив декілька варіантів плану. Визнаним шедевром креслень архітектора став варіант плану, виконаний близько 1638 року. Цілком симетричний, він значно цікавіший від плану, що здійснений в реальності. Фіксаційні плани будівель архітектора набувають великого значення через відсутність оригіналів креслень архітектора, які знищив сам Борроміні.
Всеобщая история искусств, т 4, М, «Искусство», 1963(рос.)
Якимович А. К."Бернини и Борромини: становление двух типов художественного сознания бароко" в кн. «Искусство Западной Европы и Византии», М, «Наука», 1978(рос.)
Paolo Portoghesi: Francesco Borromini. Electa, Mailand 1967
Anthony Blunt: Borromini. Belknap Press of Harvard University Press, Cambridge MA 1979, ISBN 0-674-07926-4.
Richard Bösel (Hrsg.): Borromini, Architekt im barocken Rom. Electa, Mailand 2000, ISBN 88-435-7383-7