Francis Lee naît à Soyland dans le Yorkshire, près de Calderdale[1], dans une famille d'agriculteurs. Après ses études secondaires à la Ryburn Valley High School de Sowerby Bridge et au Wakefield District College, il poursuit ses études au Rose Brudford College, où il se spécialise dans le théâtre. Il fait ses débuts d'acteur à la télévision dans la série Peak Pratice en 1994. En 1999, il joue dans Topsy-Turvy de Mike Leigh, obtenant son premier rôle au cinéma.
Il se tourne vers la réalisation à partir de 2012 avec son premier court-métrageThe Farmer’s Wife[1]. Il obtient au festival international du film de Leeds de 2012 le prix Best Yorkshire Film.