Nacido de un padre orfebre que le dio sus primeras lecciones de dibujo y le envió como aprendiz, en noviembre de 1638, al grabador parisino Pierre Daret, Poilly, influido por el ejemplo de Claude Mellan,[2] se marchó luego a Roma, donde permaneció siete años con Cornelius Bloemaert.
Fue en el estudio de este pintor y grabador holandés donde dominó su arte.
Grabó principalmente temas religiosos, según obras de Rafael, Guido Reni, Annibale Carracci, Pierre Mignard, Charles Le Brun, Nicolas Poussin, Sébastien Bourdon y Eustache Lesueur.
Su alumno Jean-Louis Roullet dejó un notable retrato de él, sobre el que escribe Pierre-Jean Mariette: François de Poilly, casado con Marguerite Weyen, tuvo al menos dos hijos, Herman (1659-1694) y François II (1666-1741), también grabadores.
El hermano menor de François, Nicolas de Poilly (1626-1698), también se convirtió en grabador, al igual que sus tres hijos, Jean (1669-1728), François de Poilly III (1671-1723) y Nicolas (1675-1723).