Уроженец Страсбурга, в 1752 был завербован во Французский гусарский полк, в 1788 был уже генералом. В 1792 Келлерман, с увлечением примкнувший к революции, был назначен главнокомандующим мозельской армией, соединился с Дюмурье и 20 сентября выдержал знаменитую канонаду у Вальми, устояв против превосходных сил пруссаков. Обвинённый в том, что недостаточно энергично преследовал отступивших пруссаков, Келлерман был оправдан судом.
В 1793 Келлерман, вторично обвинённый в недостатке энергии, был брошен в темницу. Падение Робеспьера спасло Келлермана, который встал во главе альпийской армии, но скоро должен был уступить часть своих войск Бонапарту. В 1801 он был назначен президентом сената, в 1804 получил звание маршала Франции и возведён в герцоги де Вальми. В 1814 он примкнул к Людовику XVIII, который сделал его пэром Франции. В 1892 Келлерману был поставлен в Вальми памятник. Похоронен на кладбище Пер-Лашез.
Сын маршала Франсуа Этьен, стал видным кавалерийским генералом времён наполеоновских войн, а внук, Франсуа Кристоф Эдуард — дипломатом. Оба они унаследовали титул герцога де Вальми.