Аллен в EPFL, 6 мая 2008 годаРодилась и выросла на ферме в штате Нью-Йорк.
В 1954 году окончила учительский колледж (ныне Университет штата Нью-Йорк в Олбани), получив степень бакалавра по математике. Степень магистра приобрела в Мичиганском университете в 1957 году, затем непродолжительное время преподавала в школе, однако, недовольная заработком, 15 июля того же 1957 года Аллен устраивается в корпорацию IBM, где проработает следующие 45 лет.
В 1991 году Фрэнсис Аллен получила почётный докторский титул от университета Альберты.
В начале 1980-х Фрэнсис Аллен возглавляет исследовательскую группу Parallel TRANslation (PTRAN), в которой занимается вопросами параллелизации вычислений.
В течение этой работы Аллен и её сотрудники исследуют основы оптимизации, которые используются сегодня во многих компиляторах.
В 1989 году Аллен награждается титулом IBM Fellow за свой труд и становится первой женщиной, удостоившейся этой награды.
В её честь IBM учреждает в 2007 году премию IBM Ph.D. Fellowship Award.
С 2002 года на пенсии.Член Американской академии искусств и наук.