Франческо Чилеа родился 23 июля 1866 года в городе Пальми провинция Реджо-ди-Калабрия в семье адвоката.  Франческо был определен в частное учебное заведение в Неаполе, в которомего  готовили на адвоката. Однако Франческо стремился стать композитором и 1878 году поступает в Неаполитанскую консерваторию, которую окончил в 1898 году. Учился под руководством Б. Чези по классу фортепиано и у П. Серрао по классу композиции, руководил студенческим хором и оркестром.  В 1887 году Франческо пишет свою первую оперу «Джина». В 1890-92 годах Чилеа преподавал в Неапольской консерватории гармонию и игру на фортепиано. После провала его последней оперы «Лесная свадьба», Чилеа практически не сочинял и занялся преподаванием. Был профессором музыкально-теоретических предметов Музыкального института во Флоренции в 1896-1904 годах. С 1903 года был директором консерватории в Палермо, а в 1916-35 годах — консерватории в Неаполе, основал при ней музыкально-исторический музей в 1928 году.  Последние годы жизни провёл в Риме и Варацце, где и умер 20 ноября 1950 года, похоронен в городе Пальми.

Чилеа был видным представителем веризма. Мелодичность, полнота музыкальной экспрессии и лиризм сочинений Чилеа привлекали многих известных певцов, таких как Карузо. Опера «Тильда» поставленная в апреле 1892 года в театре Пальяно во Флоренции, имела большой успех и была поставлена во многих городах Италии, а также в Вене. Опера «Арлезианка» по одноимённой драме Альфонса Доде,  впервые была поставлена 27 ноября 1897 года в миланском театре «Лирико». Впоследствии композитор два раза переделывал оперу (1889, 1912). «Арлезианка» пользовалась успехом в 1930-х благодаря постановке в «Ла Скала» (1935-36) с участием Маргериты Карозио, Тито Скипы, Джанны Педерцини. Фрагмент из оперы «Плач Федерико» стал одной из самых популярных арий тенорового репертуара. Опера «Адриана Лекуврёр»  вошла в золотой фонд оперной музыки. Ставилась во многих города Европы.  Опера «Глория» стала последней оперой композитора поставленной на сцене 15 апреля 1907 года в «Ла Скала», но не имела успеха.