Франческо Бартоломео Растрелли родился в 1700 году в Париже. Его отец, Бартоломео Карло, был придворным архитектором и скульптором. Он же стал первым учителем Франческо.
Карло Растрелли работал при дворе Людовика XIV, а после смерти короля был приглашен царским двором работать в Россию по контракту сроком на три года.
Здесь младший Расстрелли окончательно утвердился в выборе будущей профессии. Франческо помогал отцу проектировать Стрельнинский дворец, занимался отделкой интерьера во дворце Апраксина. Самой ранней известной работой Растрелли-младшего считается дворец Дмитрия Кантемира, выполненный в стиле петровского барокко.
В 1730 году Российскую Империю возглавила Анна Иоанновна. Оба Растрелли были приглашены на аудиенцию к императрице. В результате она поручила Растрелли-старшему строительство дворцов в Кремле, а потом в Лефортово.
Отец Растрелли взял на себя строительную часть работ, а Растрелли-младший занялся разработкой проектов.
В то время Анна Иоанновна начинает приближать к себе фаворитов, самым видным из которых станет Бирон. В 1732 году Бирон запланировал построить манеж между Большой Морской улицей и Невским проспектом. Он поручает эту работу молодому Растрелли. Тогда же, в 1730-ые годы Бартоломео строит для герцога Бирона Рундальский дворец и дворец в Митаве. Тогда же Растрелли начинает проектирование Летнего и Зимнего дворцов.
В 1732 году Растрелли женился и вскоре стал отцом: в его семье родились Иосиф Яков, Елизавета Катерина и Элеонора. Но до зрелых лет дожила лишь одна дочь: Иосиф и Элеонора умерли в 1737–38 гг. от холеры.
В 1738 г. Расстрелли назначен обер-архитектором с жалованием в 1200 рублей в год и служебной квартирой в бывшем Зимнем дворце.
Вскоре на горизонте появляется новый проект – строительство дворца для Анны Леопольдовны по поручению Миниха. Но завершить дворец Растрелли не успел — пришедшая в 1741 году к власти Елизавета Петровна не любила все немецкое, и связь Растрелли с Бироном и Минихом ей не нравилась. Она велела не признавать графское звание Растрелли, задержать выплату жалования и не давать ему новых проектов.
К тому времени он уже был довольно известен в Петербурге и получал много заказов. Дипломатичность архитектора помогла ему в итоге внушить доверие Елизавете.
Первым проектом Растрелли во время правления Елизаветы стал деревянный летний дворец в Петербурге, который не сохранился до наших дней. Этот период был для него творчески плодотворным – он работал над Большим дворцом в Петергофе, проектировал Андреевский собор в Киеве, а в 1752–1757 гг. перестраивал Екатерининский дворец в Царском Селе. Кроме этого Растрелли руководил работами по реставрации дворца в Стрельне.
Из последних проектов Растрелли выделяется ансамбль Смольного монастыря и Зимний дворец. В 1761 году Елизавета Петровна скончалась. После её смерти стиль барокко вышел из моды, и Растрелли стал получать меньше заказов. Взошедшая на престол Екатерина Великая быстро приблизила к себе архитектора Антонио Ринальди, который стал ведущим мастером при императорском дворе. Растрелли оказался не у дел. Роскошный образ жизни, который вел архитектор, сменился острой финансовой нуждой. В 1762 году Растрелли уезжает в годовой отпуск в Италию, чтобы поправить здоровье. Вскоре Растрелли был уволен – императрица подписала указ об отстранении архитектора, предоставив ему жалование в размере 1000 рублей в год.
В 1764 году архитектор уехал из Петербурга. В Курляндии, где Растрелли появился со своей семьей, он достраивал начатые им Митавский и Руэнтальский дворцы по заказу Бирона, вернувшегося из ссылки. Последним проектом Растрелли считается курляндская усадьба Грюнхоф, которая была завершена после смерти архитектора другим автором – Йенсеном.
Последним местом, где жила семья архитектора, скорее всего, была Литва, но дата смерти Бартоломео и следы его могилы в дальнейшем теряются. Предполагается, что Франческо Бартоломео Растрелли умер в апреле 1771 года, поскольку этим месяцем датирован указ о выплате пенсии, которая была назначена наследникам Растрелли.