Fille des comédiens Maurice Dorléac et Renée Simonot, Françoise Dorléac grandit aux côtés de ses deux jeunes soeurs, et d'une aînée née d'une première union de sa mère, doyenne au Théâtre de l'Odéon. Enfant, elle fait de la synchro (notamment sur Heidi de Comencini) avec son père, directeur de doublage à la Paramount. Elle rêve alors de devenir nonne, avant de s'orienter vers la danse. Adolescente extravertie mais complexée, elle se fait renvoyer du lycée La Fontaine pour indiscipline. Se tournant vers le théâtre, elle suit les cours de Raymond Girard puis intègre le Conservatoire où elle a pour professeurs Georges Chamarat et Robert Manuel.

Françoise Dorléac débute sur les planches en 1960 dans Gigi, rôle créé par une autre actrice à la grâce mutine, Audrey Hepburn. Egalement mannequin chez Dior, elle fait ses premiers pas au cinéma dans Les Loups dans la bergerie de Hervé Bromberger, qui sort la même année. Donnant la réplique à sa soeur Catherine Deneuve dans Les Portes claquent, elle enchaîne avec le premier long métrage de Michel Deville et l'avant-dernier de René Clair, avant de trouver son premier rôle important dans La Gamberge (1962) aux côtés de Jean-Pierre Cassel, un temps son fiancé.

Philippe de Broca offre à cette fan de Greta Garbo un grand succès populaire en lui confiant le rôle de la fiancée délurée de Bébel dans L' Homme de Rio en 1964. La même année, sa fantaisie fait merveille dans la comédie presque aussi rocambolesque La Chasse à l'homme de Molinaro. Au Festival de Cannes, toujours en 1964, on la découvre dans un tout autre registre : elle incarne l'hôtesse de l'air dont s'éprend l'homme marié Jean Desailly dans La Peau douce, film poignant et longtemps mal-aimé de François Truffaut, qui la rebaptise avec tendresse Framboise Dorléac dans les lettres qu'il lui adresse.

Une belle carrière internationale semble s'annoncer pour l'actrice, qui donne la réplique à Omar Sharif ("Gengis Khan") ou David Niven ("Passeport pour l'oubli") et forme surtout avec Donald Pleasance un couple étrange et mal assorti dans le huis clos Cul-de-sac de Polanski en 1965. Grâce à la comédie en-chantée de Jacques Demy Les Demoiselles de Rochefort, tournée en 1966, elle danse et papillonne aux côtés de sa soeur devenue star, Catherine Deneuve. Mais le 26 juin 1967, peu après le tournage du film d'espionnage de Ken Russell Un cerveau d'un milliard de dollars, elle trouve la mort dans un accident de voiture, alors qu'elle se rend à l'aéroport de Nice, sous la pluie. En 1992, une place Françoise-Dorléac sera inaugurée à Rochefort. Et quatre ans plus tard, Patrick Modiano brossera ce portrait joliment nuancé (1) : "Légère, éblouissante et le regard quelquefois triste. On n’était jamais sûr de bien connaître son visage. Tout en contrastes, en inquiétudes, de celles qui font le scintillement des étoiles."

(1) Elle s'appelait Françoise, Canal + Editions