François Catonné est né et vit à Paris. Il a fait la plus grande partie de sa carrière comme directeur de la photo de longs métrages, documentaires et films publicitaires.
Assistant opérateur pendant 9 ans avec des directeurs photo comme : Étienne Becker (7 films dont Le vieux fusil de Robert Enrico, Le jouet de Francis Veber, Police Python 357 d'Alain Corneau), Sven Nykvist (Blackmoon de Louis Malle, Le Locataire de Roman Polanski), Tonino Delli Colli (Lacombe Lucien de Louis Malle), Pascalino De Santis (Lancelot du lac de Robert Bresson) etc...
Directeur de la photo depuis 1978, il a travaillé avec Robert Enrico (La Révolution Française, Au nom de tous les miens…), Régis Wargnier ( Indochine - 5 César dont celui de la meilleure photo, Oscar du meilleur film étranger en 1993, Une femme française…), Bertrand Blier (Les Acteurs, Les Côtelettes, Combien tu m'aimes?, Le bruit des glaçons), Gérard Mordillat (Vive la sociale, Les Vivants et les Morts, En compagnie d'Antonin Artaud, Corpus Christi), Lucas Belvaux (Les Prédateurs), Med Hondo (Soleil Ô, West Indies), Jean Pierre Denis, Elie Chouraqui, Gérard Corbiau, Nadine Trintignant…
En tant que réalisateur depuis 2011 il fait des films sur des peintres au travail dans leurs ateliers : Vladimir Velickovic, Antonio Segui, Jacques Godin (Jacques Godin, vers la lumière), Laurent Dauptain, Christine Trouillet, Albert Sauteur, Melaine Favennec ( Melaine Favennec, les belles embarquées).
Il travaille toujours régulièrement comme directeur photo sur des documentaires et des films publicitaires (plus de 700 films publicitaires) et parallèlement à son travail de directeur de la photo, il expose régulièrement ses estampes numériques et ses photographies en noir et blanc.
Il a reçu plusieurs récompenses pour son travail : César de la meilleure photo pour Indochine en 1993, Minerve de la meilleure photo pour un film publicitaire en 1984.