Nació en Aljustrel, Fátima, el 11 de Junio de 1908, siendo el décimo de once hermanos; fue bautizado nueve días más tarde. No frecuentaba la escuela y se dedicaba a cuidar del rebaño de la familia en un descampado llamado Cova da Iria, donde junto a su prima Lucía y su hermana Jacinta, sería testigo de seis Apariciones de la Virgen María, entre el 13 de Mayo y el 13 de Octubre de 1917.
Francisco, un niño de apenas ocho años, quedaría impresionado por el llamado del Cielo a hacer penitencia por los pecadores; pronto se convertiría en un alma contemplativa, con deseos de reparar a los Sagrados Corazones, tal y como se lo había solicitado el Ángel precursor de las Apariciones de Nuestra Señora.
"¿Qué estáis haciendo? ¡Rezad! ¡Rezad! ¡Rezad mucho!. Los Sagrados Corazones de Jesús y de María tiene sobre vosotros designios de Misericordia. ¡Ofreced constantemente oraciones y sacrificios al Altísimo.
De todo lo que pidierais ofreced un sacrificio como acto de reparación por los pecados con los cuales Él es ofendido, y de súplica por la conversión de los pecadores. Atraed así sobre vuestra patria la paz. Yo soy el Ángel de su guarda, el Ángel de Portugal. Sobre todo, aceptad y soportad con sumisión el sufrimiento que el Señor os envíe."(El Ángel de Portugal a los Videntes de Fátima, en su segunda Aparición, en verano de 1916)
Después de la primera Aparición de Nuestra Señora, el pequeño Francisco sufrió humillaciones cuando la noticia se extendió por la aldea de Aljustrel, donde vivía con su familia. En el colegio se burlaban de él, incluso su propio maestro, que no creía en Dios, le acusaba de ser "un falso vidente".
Pero Francisco nunca se quejó, soportaba todas las humillaciones, verbales y físicas, sin decir nada, hasta el punto de que sus padres nunca supieron nada de ello. "Sufriréis mucho, pero la gracia de Dios será vuestro consuelo", había advertido la Virgen María a los tres pastorcitos.
Francisco vivió intensamente la oración contemplativa, en donde sobresalía el deseo íntimo de consolar al Sagrado Corazón de Jesús, lo que hacía recogido de todos, para rezar el Rosario, o cuando pasaba varias horas seguidas en oración delante del Sagrario, "Nuestro Señor Escondido", como gustaba llamar Francisco a Jesús Sacramentado.
En una ocasión, su prima Lucía le preguntó, "Francisco, ¿qué prefieres más, consolar al Señor o convertir a los pecadores?" Y él respondió: "Yo prefiero consolar al Señor. ¿No viste que triste estaba Nuestra Señora cuando nos dijo que los hombres no deben ofender más al Señor, que está ya tan ofendido? A mí me gustaría consolar al Señor y después, convertir a los pecadores para que ellos no ofendan más al Señor." Y siguió, "Pronto estaré en el Cielo. Y cuando llegue, voy a consolar mucho a Nuestro Señor y a Nuestra Señora."
Cayó víctima de la neumonía en Octubre de 1918; el 2 de Abril del año siguiente, se confesó y recibió la Comunión por última vez “con una gran lucidez y piedad”, como escribiría el Párroco de Fátima en el Libro de Óbitos, al registrar su muerte, en su casa de Aljustrel, el 4 de Abril de 1919.
El cadáver de Francisco Marto fue sepultado en el Cementerio de Fátima. Sus restos fueron exhumados el 17 de Febrero de 1952 y trasladados a la Basílica de Nuestra Señora del Rosario de Fátima en Marzo de ese mismo año, donde se encuentran hasta la actualidad.
