František Vláčil se narodil v polské nemocnici v Českém Těšíně do rodiny legionáře a důstojníka armády Františka Vláčila (1891 Tršice u Olomouce – 1973) a Anny, rozené Vackové (1899 Smolotely u Příbrami – 1973), kteří uzavřeli sňatek 5. března 1923 tamtéž. Po několika letech se rodina vzhledem k převelení otce přestěhovala do tehdejšího Místku, kde František začal navštěvovat obecnou školu a kde se 28. ledna 1930 narodil jeho mladší bratr Vladimír. Tam také začal v roce 1935 chodit na reálné gymnázium, v březnu 1938 ho však rodiče kvůli prospěchu přehlásili do Brna na gymnázium v Husovicích, kde zpočátku bydlel u příbuzných, než se sem po převelení otce do židenických kasáren přestěhovala celá rodina. Jeho prospěch se v Brně nijak nezlepšil, kvartu musel opakovat, byl však nadaný kreslíř. V září 1941 se stal náhodným účastníkem železniční nehody na nádraží v Brně-Židenicích. Ještě jako gymnazista byl na podzim 1943 totálně nasazen v Kolíně nad Rýnem a v Rájci-Jestřebí, poté v květnu 1944 jako dvacetiletý gymnázium dokončil. Ke konci války pracoval na zákopech a pobýval u strýce v Tršicích, těsně po osvobození dělal krátce písaře na MNV v Židenicích. V letech 1945–1947 absolvoval základní vojenskou službu (Brno, Praha-Kbely, Olomouc), kde sloužil mj. s budoucími cestovateli Zikmundem a Hanzelkou. Po návratu z vojny se v roce 1947 v Brně zapsal ke studiu farmacie, kam ale nenastoupil a začal krátce studovat Vysokou školu uměleckoprůmyslovou v Praze u profesorů Strnadela a Tichého. Kvůli absenci existenčního zázemí v Praze se ale vrátil k rodičům do Brna, kde v letech 1947–1951[2] vystudoval dějiny umění a estetiku na Filozofické fakultě Masarykovy univerzity (u profesorů Alberta Kutala, Antonína Friedla aj.).
O film se zajímal již v průběhu studia a během něj byl zaměstnán v brněnském studiu kresleného a loutkového filmu (sídlilo na Jiráskově ul. 30), kde vystřídal všechny potřebné profese. Po zrušení organizace pak v letech 1949–1951 přešel do studia populárně vědeckých a naučných filmů, kde režíroval instruktážní a populárně-vědecké filmy, na nichž s ním jako scenáristé spolupracovali Vladimír Sís a také bývalý spolužák z husovického gymnázia, pozdější docent estetiky na MU Oleg Sus. Ve studiu se také seznámil se svou první manželkou Alenou Texelovou, se kterou se oženil v Brně roku 1949 (rozvod v roce 1955).
V roce 1951 byl povolán na mimořádné vojenské cvičení, během kterého ve filmovém studiu Československého armádního filmu v Praze točil různé instruktážní a propagandistické snímky a pracoval zde následujících sedm let, i po propuštění z armády roku 1955. Koncem roku 1955 natáčel s kameramanem Josefem Illíkem reportáž z mezinárodních střeleckých závodů v čínském Pekingu, kde onemocněl virovým onemocněním a zápalem plic. Od roku 1958 pak začal působit na Barrandově.
Jelikož mu byl v Praze přidělen byt v konfiskované vile pod Barrandovem (bydlel tam až do roku 1977), zůstal zde již a z Brna se za ním později přestěhovala i manželka Alena, se kterou se ale v únoru 1955 rozvedl. Již v listopadu téhož roku se znovu oženil s Věrou Peštukovou, která 4. června 1956 porodila syna Františka. Později se jim narodil ještě syn Jan. Toto druhé manželství skončilo opět rozvodem v roce 1982.
Na Barrandově debutoval až v roce 1960 filmem Holubice, kterým se zařadil mezi nejpozoruhodnější filmové tvůrce tzv. československé nové vlny 60. let 20. století. Film byl oceněn na MFF v Benátkách. Následovala historická balada Ďáblova past (1961). Největší ohlas mu ale přinesl dlouho připravovaný, dlouho natáčený a upravovaný film Marketa Lazarová. Složitá historická filmová freska s tehdy debutující mladičkou slovenskou herečkou Magdou Vášáryovou v hlavní roli Markety. Jedná se o úchvatný psychologický film plný obrazových metafor. S Vláčilem na něm spolupracovali přední čeští výtvarníci jako tvůrci kostýmů a dekorací (Theodor Pištěk, Jan Koblasa). V anketě kritiků byl film Markéta Lazarová prohlášen za nejvýznamnější film století.[3] Film byl i na tehdejší poměry velice nákladný (jednalo se do té doby o vůbec nejdražší český film). Aby se část nákladů vrátila zpět, byl ve stejných kulisách a dekoracích natočen další historický film Údolí včel s Petrem Čepkem v hlavní roli. Čepek zazářil i v dalším barevném snímku Adelheid.
Za nadcházející normalizace, kdy filmová studia ovládal stranický aparátčík, ústřední dramaturg Ludvík Toman, bylo v roce 1970 Vláčilovi zrušeno členství v KSČ, jelikož sám nepožádal o obnovení a kvůli pasivitě. Neměl sice přímý zákaz pracovat na Barrandově, ale raději odešel do Krátkého filmu, kde natočil několik krátkometrážních filmů, z nichž patrně vůbec nejpozoruhodnější je film Praha secesní z roku 1974. Něžně poetický byl i vánočně laděný dětský film Pověst o stříbrné jedli. V té době jen obtížně hledal témata, která by mu prošla.
V 1. polovině 70. let vyvrcholily jeho dlouholeté problémy s alkoholem, kterým jako neurastenický introvert řešil už od mládí stresové situace. Po smrti obou rodičů v roce 1973 se ocitl i před soudem kvůli řízení automobilu pod vlivem alkoholu a posléze byl po dvou neúspěšných pokusech o sebevraždu v roce 1975 a pobytu v bohnické psychiatrické léčebně nucen nastoupit protialkoholní léčení u Apolináře. Později k tomu přibylo i nucené stěhování z barrandovské vily na sídliště Homolka (1977).
Po druhém rozvodu a sňatku s Olgou Štrucovou v roce 1983 dostal nakonec byt v Dejvicích v Čínské ulici č. 5, předchozí přenechal bývalé manželce a synům. Po jmenování národním umělcem ukončil v roce 1989 práci na Barrandově a odešel do důchodu. Svůj čas trávil v Praze a na chalupě v Jizerských horách.
Zemřel 27. ledna 1999 v pražské nemocnici Na Bulovce po silné srdeční arytmii, která se objevila druhý den po opakované operaci kyčle v důsledku předchozí úrazem utrpěné zlomeniny krčku. Je pohřben na hřbitově Malvazinky.
HORÁKOVÁ, Šárka. Podobenství o Františku Vláčilovi. [s.l.]: XYZ, 2008. 300 s. ISBN978-80-7388-069-9.
GAJDOŠÍK, Petr. Markéta Lazarová: studie a dokumenty. [s.l.]: Casablanca, 2009. 350 s. ISBN978-80-87292-006.
GAJDOŠÍK, Petr. František Vláčil: Život a dílo. [s.l.]: Camera obscura, 2018. 875 s. ISBN978-80-903678-9-0.
LEHOCKÁ, Johana. Inscenování ve filmech Františka Vláčila st.. 2011 [cit. 2019-02-10]. Bakalářská práce. Univerzita Palackého v Olomouci, Filozofická fakulta. Vedoucí práce Mgr. Luboš Ptáček, Ph.D.. Dostupné online.
JANIČATOVÁ, Miroslava. Poetika Františka Vláčila st. v období normalizace (70. léta). 2013 [cit. 2019-02-10]. Bakalářská práce. Univerzita Palackého v Olomouci, Filozofická fakulta. Vedoucí práce Mgr. Luboš Ptáček, Ph.D.. Dostupné online.