Франсуа Байру родился 25 мая 1951 года в Бордере в семье небогатого крестьянина. Учил классическую литературу в университете Бордо, который окончил в возрасте 23 лет. Отец Байру стал жертвой несчастного случая, после чего Байру-младший начал преподавать латынь в сельской школе и работать на ферме.
Политикой Байру занялся в 32 года - вступил в буржуазно-либеральную партию UDP, от которой избрался в Национальную Ассамблею (нижняя палата парламента). Байру придерживается христианско-демократических взглядов и называет себя верующим католиком, однако приверженцем отделения религии от государства.
С 1979 он уходит в правительство, где служит высокопоставленным чиновником в министерстве сельского хозяйства. В это время Байру выступал за ликвидацию безграмотности. После этого работал у президента сената Алан Поэра. А с 1984 по 1986 был советником президента европейского парламента Пьера Пфлимлина и до 1993 возглавлял парламентскую группу в борьбе против безграмотности.
После победы на выборах правых либералов под руководством Эдуара Балладюра в 1993 году, Байру уже был приглашен в правительство Франции в качестве министра образования. Во время его пребывания на этом посту были проведены серьезные реформы во французской системе образования. Свой пост Байру сохранил и после того, как в 1995 году новым премьер-министром стал Ален Жюппе, который пополнил полномочия Байру сферой науки.
Министром образования Байру оставался до 1997 году, после чего стал председателем Союза за французскую демократию. Ее члены выступали за создание социально ориентированной рыночной экономики, развитие и защиту индивидуальной свободы, а также отказ от любого сотрудничества с ультраправыми партиями и группами.
В 2002 году Байру выставил свою кандидатуру на президентских выборах, набрав 6,8% голосов (4-е место).
В том же году либеральные центристы раскололись, так как их часть была готова влиться в проект новой сильной консервативной партии Союз за народное движение (UMP) для поддержки действующего президента Жака Ширака, в то время как Байру хотел сохранить независимость. Тогда Байру сложил свои полномочия как депутат Европарламента, чтобы стать депутатом французского парламента. Однако на региональных выборах в Аквитании он потерпел поражение. Но на выборах в Европарламент его партия смогла получить 12 %.
В предвыборной гонке к президентским выборам 2007 года, согласно опросам, ему в течение нескольких недель удался взлет от бесперспективного нишевого кандидата до серьезного претендента на пост президента. Байру выступает как центристская альтернатива конкурентке от левых сил Сеголен Руаяль и консерватору Николя Саркози. В ходе предвыборной борьбы он назвал Европейский союз «самой красивой конструкцией человечества». В общеевропейских вопросах он высказывается против принятия Турции в ЕС и за принятие европейской конституции. Он против упоминания в конституции о боге, так как по его словам религия и закон не должны смешиваться.
Кроме того, Байру также является автором многих исторических трудов, в том числе биографии французского короля Генриха IV. Он женат, имеет шесть детей и 12 внуков.