Френсис Гальтон родился 16 февраля 1822 г. в Англии. Его семья была достаточно зажиточной, отец занимался банковским бизнесом, и вполне успешно. Что касается матери Френсиса, то она была дочерью известного медика, философа и поэта Эразмуса Дарвина и тетей Чарльза Дарвина. Френсис был младшим ребенком в семье, его воспитанием занималась старшая сестра Адель. Среднее образование он получил в различных частных школах Англии, однако, по его собственному мнению, особых знаний ему это не принесло. Он был одаренным и способным к наукам ребенком, однако относился к занятиям не очень прилежно.
Повинуясь желанию отца, Самуэля Гальтона, Френсис в 1838 г. отправился в Главный госпиталь в Бирмингеме, чтобы стажироваться там для дальнейшего обучения. Через год он поступил на медицинское отделение Королевского колледжа, а в 1840 г. был переведен в Тринити-колледж в Кембридже. Постепенно Френсис заинтересовался и другими науками, в частности математикой и психологией. Предполагалось, что он станет практикующим врачом, однако после смерти в 1844 г. его отца Ф. Гамильтон бросил колледж и отправился путешествовать.
В 1849 г. Френсис Гальтон неожиданно прервал свое многолетнее путешествие и вернулся к научной работе. Первым его научным трудом стало описание печатающего телеграфа, который в итоге так и не был собран.
В 1850—1851 гг. Гальтон отправился в Африку, где в течение почти двух лет путешествовал по Сирии, Египту и Судану, занимался научными исследованиями. Вернувшись, он написал и издал книгу «Рассказ исследователя тропической Южной Африки», которая вызвала значительный интерес в научных и общественных кругах. Результатом этого интереса стала золотая медаль Географического общества, полученная им в 1854 г.
В августе 1853 г. Френсис женился на Луизе Батлер, после чего прекратил дальние путешествия. Поселившись в Лондоне, он очень практично обставил свой дом: отказался от ковров, занавесок и обоев, а также от мягких кресел и диванов, считая все это чрезмерным излишеством.
В своих научных изысканиях Гальтон занимался различными проблемами, не отдавая предпочтения ни одной области. В 1855 г. он издал книгу «Искусство путешествовать», где предложил огромное количество разнообразных рекомендаций, предназначенных для путешественников. Эти советы носили во многом юмористический характер, чем и привлекли внимание многих читателей.
В начале 1960-х гг. Ф. Гальтон обратился к проблемам психологии, первая статья была посвящена стадному инстинкту у человека. По мнению ученого, этот инстинкт вреден в современных условиях, и его необходимо преодолевать. Задавшись мыслью объяснить индивидуальные особенности людей, Гальтон провел большое количество теоретических и практических исследований. Он анализировал биографии выдающихся людей, пытаясь выяснить степень их родства. Он также сравнивал психические особенности монозиготных и дизиготных близнецов, тем самым внеся в психологию новый метод, получивший название «близнецового».
Кроме этого, ученый проводил опыты по измерению и сравнению функций органов чувств человека. Для этого он самостоятельно сконструировал некоторые приборы, в том числе ультразвуковой свисток, позволяющий определять слуховую чувствительность, и так называемую «линейку Гальтона», с помощью которой можно было устанавливать способность человека определять расстояние.