Tra il 1994 e il 2002 Francesco Grifoni studia recitazione presso l'Accademia dei Piccoli di Dino Parretti, a Firenze. Dopo aver conseguito la maturità classica, si iscrive alla Facoltà di Lettere, indirizzo Spettacolo e nel frattempo viene ammesso al Centro Sperimentale di Cinematografia, Scuola Nazionale di Cinema, dove frequenta il corso di recitazione nel triennio 2005-2007. Dopo aver lavorato da protagonista in vari spettacoli teatrali, nel 2005 è protagonista del cortometraggio (U.I.C) Il colpo di pistola, per la regia di Elisabetta Lodoli, presentato alla 62° Mostra del Cinema di Venezia, con cui vince il Premio IMAIE - Giovani Talenti Italiani.
Successivamente gira come coprotagonista, nel ruolo di Amos, il film di Martin Donovan, K. Il bandito e nello stesso anno appare su Rai Due in un episodio della miniserie tv La stagione dei delitti 2, diretta da di Donatella Maiorca. Inoltre, è stato tra i protagonisti della miniserie tv di Rai Uno, Ho sposato uno sbirro, per la regia di Carmine Elia, dove interpreta il ruolo di Luca Meani, e la serie tv di Canale 5, I Cesaroni 2, nel ruolo di Pivian, entrambe in onda nel 2008. Sempre nel 2008 è la volta di Ris - Delitti imperfetti 5, per la regia di Christian De Matteis e Fabio Tagliavia, che andrà in onda a partire dal 2009.
Di recente è stato scelto dal regista Stefano Tummolini, sceneggiatore di Ferzan Ozpetek e Maurizio Ponzi come coprotagonista, nel ruolo del fascinoso Cristiano, nell'opera prima Un altro pianeta, presentato alla 65° Mostra del Cinema di Venezia nella sezione delle Giornate degli Autori, pellicola vincitrice del premio Queer Lion.