Córka znanego malarza Jakuba Weinlessa i pianistki Łucji Weilness z domu Kaufman. W latach 1918-1922 uczy się w Waszawskiej Akademii Muzycznej, a następnie wstępuje do Akademii Sztuk Pięknych i studiuje malarstwo w pracowni Tadeusza Pruszkowskiego (dyplom z najwyższym wyróżnieniem). W czasie studiów spotyka Stefana Themersona, małżeństwo zawierają w 1931 r. Wspólnie realizują filmy eksperymentalne (Apteka, drobiazg melodyjny, Zwarcie, Europa) ,zakładają Spółdzielnię Autorów Filmowych i wydają pismo f.a. (film artystyczny), którego Franciszka jest redaktorem artystycznym. Ilustruje książki dla dzieci (głównie autorstwa Stefana Themersona, także Brzechwy, Świrszczyńskiej) i publikuje rysunki w ‘Płomyku”, „Wiadomościach Literackich” i inn. W 1938 przenosi się wraz z mężem do Paryża, gdzie maluje i rysuje. Po inwazji wojsk niemieckich na Francję wraz ze Stefanem wstępuje do wojska polskiego, jako kartograf pracuje dla Ministerstwa Informacji i Dokumentacji RP, Po kapitulacji Francji zostaje ewakuowana z rządem polskim do Londynu. Wraca do malarstwa. 1943-45 realizuje z mężem dwa filmy eksperymentalne: Calling Mr Smith i The Eye and the Ear. W 1948 Themersonowie zakładają wydawnictwo Gaberbocchus Press, którego Franciszka jest dyrektorem artystycznym. Ilustruje i projektuje większość ksiązek oficyny słynnej z niekonwencjonalnych publikacji (Traces of Living i The Way It Walks to publikacje rysunków Franciszki. W 1951 otrzymuje nominację na członka Society of Industrial Artists and Designers. W 1952 projektuje maski do Króla Ubu (ICA). Rysunki Franciszki publikowane są w ważnych pismach artystycznych w Wielkiej Brytanii i na kontynencie. 1963-64 projektuje kostiumy i scenografię do Króla Ubu dla Marionetteatern ze Sztokholmu w reżyserii M.Meschke (w 1966 otrzymuje za nie Złoty Medal na I Międzynarodowym Triennale Scenografii Teatralnej w Jugosławii). 1963-68 wykłada w Departments of Graphic Design, Theatre Design and Fine Art w Central School of Art, Wimbledon School of Art i Bath Academy of Art.1966 – projektuje kostiumy i scenografię do Opery za trzy grosze dla Marionetteatern. 1968 – aranżuje wystawę Cybernetic Serendipity w ICA w Londynie (kurator: Jasia Reichardt. 1970/71 – kostiumy i maski dla Dukka Teater w Kopenhadze. W 1976 zostaje honorowym członkiem Union Internationale de la Marionette. W 1987 otrzymuje Ordre de la Grande Gidoulle de la College de Pataphysique.
Uczestniczy w licznych wystawach międzynarodowych, wśród nich wystawy indywidualne w Polsce (m.inn.1964 – Wystawa retrospektywna malarstwa w Zachęcie, 1982 -Stefan i Franciszka Themerson. Poszukiwania wizualne” w Muzeum Sztuki w Łodzi.
Prace artystki znajdują się w wielu kolekcjach na świecie.
Twórczość Franciszki Themerson cechuje wybitny nonkonformizm, w rysunkach i ‘rysowanych obrazach’ (linia była podstawowym medium stosowanym przez artystkę) analizuje racjonalnie i błyskotliwie otaczający ją świat, dziwiąc się mu, a mimo to uśmiechając się do niego, choć czasem ze smutkiem i rozpaczą.
