Франческа Ярбусова родилась 13 октября 1942 года в Алма-Ате Казахской ССР, куда семья была эвакуирована в годы войны. Её мать – Евгения Иоганесовна, отец – Альфред Лукьянович Ярбус. В 1955 году Франческа поступила в художественную школу, расположенную в Краснопресненском районе Москвы. Несмотря на успехи в школе, она мечтала о карьере физика. Возможно, получив аттестат зрелости, Франческа связала бы свою жизнь с наукой, но директор школы Н.В. Бушкевич показала её работы своей знакомой во ВГИКе, и её допустили к конкурсу.
В 1961–1967 годах Франческа училась в Всероссийском государственном университете кинематографии им. С.А. Герасимова (ВГИК), получив диплом художницы мультипликационного фильма.
Во время учёбы в институте Франческа работала иллюстратором в издательстве «Детская литература», в частности оформляла рисунки к книжке Корнея Чуковского «Путаница». В 1964–1982 годах она работала на киностудии «Союзмультфильм» – сначала художницей-декоратором (до 1966), затем художницей–постановщицей с режиссёрами Ю.Б. Норштейном, В.П. Данилевичем и В.Д. Дегтярёвым. С будущим мужем Юрием Норштейном она познакомилась в 1966 году во время работы над мультфильмом «Поди туда, не знаю куда». Её дебютной работой стал мультфильм «Паровозик из Ромашкова» (1967), созданный в тандеме с режиссёром Владимиром Дегтярёвым. Франческа вспоминала об этом опыте как о провальном: классическая мультипликация категорически ей не давалась. Затем она пробовала свои силы в кукольной мультипликации, помогала Юрию Норштейну и Ивану Иванову-Вано в работе над мультипликационным фильмом «Сеча при Керженце» (1971). Новый этап в её творческой биографии начался, когда они с Юрием Норштейном начали работать над мультфильмом «Лиса и заяц» (1973). «Союзмультфильм» получил от итальянцев заказ на мультипликационный фильм, который мог бы войти в серию, основанную на сказках представителей разных национальностей, и его создание доверили Норштейну и Ярбусовой. В дальнейшем они не раз работали вместе. Мультфильмы «Цапля и журавль» (1974), «Ёжик в тумане» (1975) и «Сказка сказок» (1979) – это их совместные творения, признанные шедеврами во всём мире. Франческа Альфредовна принимала участие в создании мультипликационных фильмов «Как один мужик двух генералов прокормил» (1965), «Поди туда, не знаю куда» (1966), «Паровозик из Ромашкова» (1967), «Белая шкурка» (1968), «Пластилиновый ёжик» (1969), «Мячик и мальчик» (1971), «Сеча при Керженце» (1971), «Аве Мария» (1972), «Лиса и заяц» (1973), «Мы пассажиры» (1973), «Гонки по правилам» (1973), «Цапля и журавль» (1974), «Ёжик в тумане» (1975), «Сказка сказок» (1979). В 2024 году Центробанк выпустил в обращение три вида монет «Ёжик в тумане» из серии «Российская (советская) мультипликация». Разрешение на выпуск монет был получен у правообладателя «Союзмультфильм».
Франческа Ярбусова участвовала в выставке Государственного музея изобразительных искусств им. А.С. Пушкина в 2005 году. Проект был посвящён творчеству Юрия Норштейна и Франчески Ярбусовой. На выставке представили их ранние работы, в том числе книжные иллюстрации Ярбусовой к произведениям Пришвина и Чуковского. В 2016 году в галерея Altmans состоялась выставка «Художник рисует фильм. Ярбусова и Норштейн», приуроченная к 75-летию Юрия Норштейна. С 9 ноября 2021 года по 10 января 2022 годап она ринимала участие в выставке «Снег на траве», которая проходила в Еврейском музее и центре толерантности в Москве.
Работы Франчески Ярбусовой могут присутствовать в частных коллекциях или в фондах киностудий.
