Франсуа Трюффо родился 6 февраля 1932 года в Париже. Будучи внебрачным ребёнком Жанин де Монферран, он не знал своего настоящего отца — Ролана Леви, который был дантистом-евреем. Ролан Трюффо, за которого его мать вышла замуж, признал Франсуа, как приёмного ребёнка, и дал ему свою фамилию. С самого рождения Трюффо жил на попечении различных нянь и его бабушки, которая привила ему свою любовь к книгам и музыке. С бабушкой он прожил вплоть до её смерти, когда ему было 10 лет, после чего впервые воссоединился с матерью и отчимом.
Трюффо старался проводить максимум свободного времени с друзьями, лишь бы быть вне дома как можно больше времени. Его лучшим другом с юности и до смерти был Робер Ляшене, который стал прототипом друга Антуана Дуанеля Рене Беже в фильме Трюффо «Четыреста ударов», а также ассистентом в некоторых других его фильмах. Когда Франсуа было восемь, он увидел первый в своей жизни фильм «Paradis Perdu» Абеля Ганса. Это стало началом его киномании, которая привела к тому, что Трюффо начал прогуливать школу и пробираться в кинозалы «зайцем», если у него не хватало денег на билет. Будучи из-за этого исключённым из нескольких школ, будущий режиссёр в 14 лет решил начать самостоятельную жизнь и окончательно бросил школу. Одна из его юношеских «академических целей» состояла в том, чтобы «просмотреть в день по три фильма и прочитать в неделю по три книги».
Большое влияние на Франсуа оказал писатель и кинокритик Андре Базен, прививший ему любовь к кино.
Вместе с другим будущим режиссёром, Жан-Люком Годаром, Трюффо пишет статьи для журнала Базена «Cahiers du Cinema». Впоследствии Трюффо будет работать с Годаром над сценариями фильмов «На последнем дыхании» и «История воды».
В 1957 году Трюффо женился на Мадлен Моргенштерн, которая родила ему двух девочек (в 1959 и 1961). Тесть Франсуа, продюсер и кинопрокатчик, помог молодому человеку начать карьеру в кино.
В 1965 году Трюффо развёлся с Мадлен.
Заметное место в творчестве Трюффо занимает своеобразный цикл фильмов, объединенных одним героем, Антуаном Дуанелем. Цикл начинается полуавтобиографическим фильмом «Четыреста ударов» (Les Quatre cents coups, 1959, Гран-при на Каннском фестивале) и продолжается в таких фильмах, как «Антуан и Колетт» (Antoine et Colette, новелла в фильме «Любовь в 20 лет», 1962), «Украденные поцелуи» (Baisers vol?s, 1968, c Жан-Пьером Лео, Клод Жад), «Семейный очаг» (Domicile conjugale, 1970, Жан-Пьер Лео, Клод Жад), «Сбежавшая любовь» (L’amoure en fuite, 1979, c Жан-Пьером Лео, Клод Жад).
Известно, что Трюффо, которому Клод Жад обязана прозвищем «маленькой невесты французского кино», хотел сочетаться с ней браком и просил у её родителей руки их дочери. Однако в последний момент он передумал. Клод Жад сумела простить, и они остались друзьями на всю жизнь.
Фильм Трюффо «Американская ночь» (1973) получил премию «Оскар» в номинации «за лучший иностранный фильм».
Самая известная роль Трюффо — в фильме Стивена Спилберга «Близкие контакты третьей степени» (1977).
В 1981 году он снял в своём фильме «Соседка» актрису Фанни Ардан и с этого времени она стала его подругой и родила ему дочь.
Трюффо умер от рака мозга 21 октября 1984 в парижском пригороде Нейи-сюр-Сен.