Nasceu em Fano, uma pequena cidade da região de Marche, em 5 de julho de 1940.
Graduou-se em Pedagogia em 1963. Em 1966, se casa e se transfere para Roma, e começa a trabalhar como pesquisador no Istituto di Psicologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche.Desde 1968, com o pseudônimo Frato, desenha charges e quadrinhos que acompanham a atividade de pesquisa e que são a expressão mais imediata e contundente. As suas criações são publicadas em seis volumes, traduzidos para o castelhano, catalão, francês e português.
Hoje, tem como patrimônio três filhos aos 40 anos, um sobrinho de 10 anos e uma sobrinha de 8 meses. Em seus mais de trinta anos de pesquisa, estuda a relação entre o desenvolvimento cognitivo e o método de ensino, o nascimento da leitura e da escrita, o desenvolvimento da linguagem gráfica, a metodologia da escola da infância, a pesquisa como método de ensino, a avaliação, a educação científica, a educação ambiental. Dedica-se à formação de professores, à divulgação científica e ao planejamento de museus para crianças.
Atualmente, é responsável pelo projeto "La città dei bambini", que propõe a mudança da cidade em busca do desenvolvimento sustentável, tendo a criança como parâmetro. É ainda diretor científico do laboratório "La città dei bambini" da cidade de Fano e Palermo, e consultor da Unicef Argentina para esse projeto. Desde 2001, é o responsável científico da Comunidade de Roma no projeto "Roma la città dei bambini". Em 2003, recebe o título de professor honoris causa da Faculdade de Ciência da Educação da Pontifícia Universidade Católica de Lima, no Peru. É ainda membro da comissão dos periódicos: European Journal of Psychology of Education, Investigación en la escuela, Conflitti, Cooperazione educativa. No Brasil, Francesco Tonucci publicou Com Olhos de Criança (Artmed) e Quando as Crianças Dizem - Agora Chega! (Artmed).