Фрэнсис Конрой родилась 13 ноября 1953 года, в городе Монро, штат Джорджия, США. Её мать Оззи Хардман, занималась бизнесом, а отец Винсент Пол Конрой был фермером и имел ирландские корни. С 1971 по 1972 год, она училась в колледже «Дикинсон», в Карлайле, штат Пенсильвания, где была членом спортивной команды «русалки» и играла в студенческих, театральных постановках.

Позже она переехала в Нью-Йорк, чтобы изучать драматическое искусство в театре Плэйхаус, в школе «Джульярдс». Она была членом «6 Джульярдской драматической группы» с 1973 по 1977 год, которая также включала в свой состав: Кевина Конроя (несмотря на схожую фамилию, он не является родственником актрисы), Келси Грэммера, Гарриет Сэнсом Гаррис, и Робина Уильямса.

Актёрскую карьеру Фрэнсис Конрой начала в 1970-х годах с участия в различных театральных компаниях. В кино одну из первых своих ролей Конрой исполнила в 1979 году в фильме Вуди Аллена, «Манхэттен» (1979). Спустя год она дебютировала на Бродвее в пьесе Эдварда Олби, «Дама из Дюбука».

Последующие годы Конрой оставалась в основном активна в театре, где появилась во многих знаменитых пьесах, среди которых «Спуск с горы Морган», «Маленькие лисички» и «Наш городок». Фрэнсис Конрой также четыре раза номинировалась на премию «Драма Деск» и один раз на премию «Тони».

В 1992 году актриса завязала дружбу с известным драматургом Артуром Миллером, благодаря чему появилась во многих его постановках в театре, в кино и на телевидении.

Помимо театра, Конрой довольно много появлялась на телевидении и в кино. Наиболее известной телевизионной работой актрисы стала роль Рут Фишер в телесериале канала HBO, «Клиент всегда мёртв», в котором она снималась с 2001 по 2005 год. Эта роль принесла Фрэнсис Конрой четыре номинации на премию «Эмми», три премии Гильдии киноактёров США, и премию «Золотой глобус», в номинации «Лучшая женская роль в телевизионном сериале — драма».

На большом экране Фрэнсис Конрой появилась в таких фильмах, как: «Влюблённые» (1984), «Отпетые мошенники» (1988), «Преступления и проступки» (1989), «Запах женщины» (1992), «Неспящие в Сиэтле» (1993), «Женщина-кошка» (2004), «Авиатор» (2004), «Продавщица» (2005), «Сломанные цветы» (2005), «Восход тьмы» (2007) и «Любовь случается» (2009).

В 2008 году она появилась в качестве приглашённой актрисе в телесериале канала ABC, «Отчаянные домохозяйки», также она играла небольшие роли в телесериалах: «Анатомия страсти» (2010), «Такая разная Тара» (2011), «Менталист» (2011) и др.

Большую известность Фрэнсис Конрой получила благодаря участию в телесериале-антологии канала FX, «Американская история ужасов». В первом сезоне телесериала «Дом-убийца», она играла прислугу по имени Мойра О’Хара, за эту роль она получила номинацию на премию «Эмми», в категории «Лучшая женская роль второго плана в мини-сериале или фильме».

После она снялась во втором сезоне «Психбольница», в роли Шахат (ангела смерти) и в третьем «Шабаш», в роли Миртл Сноу, за которую она также была номинирована на премию «Эмми», в категории «Лучшая женская роль второго плана в мини-сериале или фильме». Далее она снялась в четвёртом сезоне сериала «Фрик-шоу», в роли Глории Мот, а после в шестом сезоне «Роанок», в роли мамы Полк. В седьмом сезоне «Культ», актриса сыграла роль Биби Бэббит — любовницы Валери Соланас, участницей серии преступлений Зодиака.

С 1992 года Конрой замужем за актёром Жаном Манро.