Cresciuta in una fattoria di Peru, New York, si laurea alla New York State College for Teachers (ora State University of New York at Albany, SUNY) con un B.Sc. in matematica nel 1954.[4] Successivamente si laurea con un M.Sc. in matematica all'Università del Michigan nel 1957 ed inizia a insegnare in una scuola di Peru, New York.[5] Piena di debiti da pagare, entra a far parte della IBM il 15 luglio 1957, pensando di rimanere solo fino a quando i suoi prestiti studenteschi non fossero stati pagati, ma alla fine vi trascorse l'intera carriera per 45 anni fino al 2002.
Allen fu professoressa all'Università di New York negli anni 1970-1973[6], diventò la prima donna ad essere insignita dell'IBM Fellow nel 1989 e nel 2007 fu creato in suo onore l'IBM Ph.D. Fellowship Award.[7]
Nel 1997, Allen fu inclusa nella hall of fame della fondazione Women in Technology International.[10]
Andata in pensione nel 2002, nello stesso anno vinse il premio Augusta Ada Lovelace dell'associazione Women in Computing.
Nel 2007, la Allen ha ottenuto il riconoscimento per il suo lavoro nel calcolo ad alte prestazioni quando ha ricevuto il premio Turing 2006[11], divenendo la prima donna ad aver vinto il prestigioso riconoscimento in 40 anni di storia del premio, il quale è considerato l'equivalente del premio Nobel per l'informatica ed è assegnato dall'Association for Computing Machinery.
^Crump, Micheal, "Frances Allen's Computer Tipping" (archiviato dall'url originale il 28 settembre 2009), UAB Kaleidoscope magazine, University of Alabama at Birmingham, September 21, 2009.
^ Perelman, Deborah, Turing Award Anoints First Female Recipient, in eWEEK, Ziff Davis Enterprise, 27 febbraio 2007. URL consultato il 5 novembre 2007 (archiviato dall'url originale il 22 gennaio 2020).
^First Woman to Receive ACM Turing Award, su campus.acm.org, The Association for Computing Machinery, 21 febbraio 2007. URL consultato il 5 novembre 2007 (archiviato dall'url originale il 2 luglio 2007).
^ Thomas, Jeffrey, Turing Award Winner Sees New Day for Women Scientists, Engineers, su america.gov, Bureau of International Information Programs, U.S. Department of State, 16 marzo 2007. URL consultato il 5 novembre 2007 (archiviato dall'url originale il 15 gennaio 2008).