Francisco Athié estudia Relaciones Industriales en la UIA. Continúa con estudios en Dirección de Teatro en la Academy of Live and Recording Arts de Londres, Inglaterra, institución patrocinada por Glenda Jackson y bajo la supervisión de Sorrel Carson. Su pasión por el cine lo lleva al CCC, de donde egresa con la especialidad en Dirección.

En 1982 trabaja en la Compañía Nacional de Teatro en seis puestas en escena, destacando como asistente durante un año del director Julio Castillo. Entre 1980 y 1986 participa en más de 500 horas de televisión en telenovelas y series como Colorina, y La gloria y el infierno, en calidad de asistente de dirección y director de arte. Dirige la adaptación para televisión de Crímen y Castigo coproducida por la Compañía Nacional de Teatro y Canal 11.

Se inicia en el cine con el cortometraje Trazos en blanco/1985. Su cortometraje El cantante que quería ser como Janis Joplin/1987, gana el primer lugar en el I Encuentro Nacional de Cortometrajes y Documentales. Continúa con Quijote/1987, Cutzamala/1988. Recibe la beca Fullbright con la que se especializa en imagen digital cinematográfica en el Advanced Computing Center for the Arts & Desing, de The Ohio State University, convirtiéndose en pionero de esta innovación tecnológica.

En 1991 asiste a Alfredo Joskowicz en la dirección de la película Playa Azul. En ese año dirigió su primer lagometraje, Lolo (1992), presentado en el Festival de Cine de Cannes. Lolo es una extraordinaria película, con la que gana el premio a la Mejor Ópera Prima en el Festival de La Habana. ésta cinta narra la historia de Dolores Chimal, mejor conocido como Lolo, quien habita en un barrio de la periferia de la Ciudad de México. más de 15 años han pasado desde su estreno y Lolo, sigue siendo una película que refleja un México de pobreza y violencia, que en algunos barrios se siguen viviendo hoy en día.

Su segundo largometraje, Fibra óptica (1998), se estrenó en el Festival de Cine de Rotterdam. Recibe el premio a la Mejor Película y Mejor Fotografía en el Festival de Cine Latinoamericano de Nueva York y los Arieles en 1999, en las categorías de Sonido y Guión Cinematográfico Original.

En 2002 Francisco Athié comienza el rodaje de una nueva pelìcula "Vera" la cual es el resultado de un proyecto muy particular.  Parece recoger las ideas y preocupaciones estéticas de un reducido grupo cultural que, por medio del cine, quiere exponerlas al público. La cinta se resume en pocas líneas de acción y personajes. Un viejo se interna en una cueva - mina. Allí sufre un accidente. A partir de ese momento inicia un viaje con tintes surrealistas al inframundo. Ayuda a nacer a un ser que se encuentra en un capullo -Vera- del cual no se sabe si es androide, cyborg, chaneque o un espíritu. Este ser con el que establece relación el viejo, lo ayudará a morir.

En 2008 Francisco Athié regresa a las producciones, a involucrarse con una história, a transmitir ese tono humano que caracterízan sus anteriores fimes, en esta ocasión llevará como protagónico a José María de Tavira en "El baile de San Juan", cinta para la cual Francisco Athié realizó una investigación de más de dos años sobre La nueva España para estar más apegado a la época "estamos hablando de 1790 a 1795 más o menos, 15 años antes de la independencia, pero ya empezaba a haber brotes de gente que se quería levantar. “Cuando uno lee el guión da escalofríos, por lo cara, pero decidimos repartir el pastel entre productores de los países a los que se hace alusión la historia y hay cinco involucrados”comentó Francisco Athié.