Córka znanego malarza Jakuba Weinlesa i pianistki Łucji Weinles.
W latach 1918-1922 uczy się w Warszawskiej 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 roku. Wspólnie realizują filmy eksperymentalne, zakładają Spółdzielnię Autorów Filmowych i wydają pismo "f.a." (film artystyczny), którego Franciszka jest redaktorem artystycznym. Ilustruje książki dla dzieci (głównie autorstwa męża, a także Brzechwy i Świrszczyńskiej)i publikuje rysunki m.in. w "Płomyku" i "Wiadomościach Literackich". W 1937 roku Themersonowie wyjeżdżają do Francji, a po wybuchu wojny do Anglii (Franciszka w 1940, Stefan w 1942), gdzie mieszkają i tworzą do końca życia.