Родилась в местности Кажар. Девочка превосходила ровесниц по уровню интеллекта, хотя была очень недисциплинированной. После провала в её обучении (в 1953 не сдала вступительный экзамен в Сорбонне), в свои 19 лет стала известной благодаря публикации своего первого романа «Здравствуй, грусть» (Bonjour, tristesse) (1954), который имел блестящий успех в обществе и у критиков.
Саган, которую Франсуа Мориак назвал «очаровательным монстром», получила благодаря этому роману Премию Критики, среди таких опытных авторов, как Жан Гиттон. Саган шокировала учителей французского среднего класса своей простой историей об одной несовершеннолетней девочке, чувствительной и аморальной, обманувшей легкомысленного отца вместе с его любовницей, которая ей не нравится, рассказанной во фрагментарном и разочарованном стиле.
Этот роман изображает, прежде всего, внутренний мир самой Саган, который уже не изменится с тех пор: светский внутренний мир, состоящий из праздных и поверхностных людей, находящихся в поиске более убедительной реальности, чем тот мир, в котором они живут. Этот роман считался не только отражением несомненной чувствительности эпохи (явно своеобразной своим весёлым безразличием перед лицом решения литературного арбитража других писателей, например, Сартра), но и началом определённого стиля женской литературы.
Роман Франсуазы Саган «Здравствуй, грусть!» был переведен на 30 языков мира, а затем экранизирован. За ним последовали и другие романы, и многочисленные рассказы, пьесы, повести, например: «Любите ли вы Брамса?» (1959), «Немного солнца в холодной воде» (1969), «Потерянный профиль» (1974), «Нарисованная леди» (1981), «Уставшая от войны» (1985). Все произведения Франсуазы Саган — о любви, одиночестве, неудовлетворенности жизнью; они отличаются ясностью повествовательной манеры и точностью психологического рисунка.
Франсуаза Саган дважды выходила замуж. В 1958 году за сорокалетнего издателя Ги Шёллера, а затем в 1962 году — за молодого американца Боба Уэстхоффа, лётчика, сменившего штурвал самолёта на профессию модели. От второго брака остался сын Дени Уэстхофф. Создавая романы про хрупкую любовь, сама она то и дело становилась героиней скандальных светских хроник, сама себя называя «прожигательницей жизни».
В её жизни было множество скандалов, неуплаченных налогов, странных замужеств, автомобильных аварий, шикарных яхт, пристрастие к наркотикам и алкоголю, условные тюремные сроки, азартные игры — и в конце жизни бедность, несмотря на все полученные ею гонорары. Умерла Франсуаза Саган 24 сентября 2004 года от лёгочной эмболии в больнице нормандского города Онфлёра.