Франц фон Папен родился в семье крупного землевладельца, происходившего из древнего немецкого рыцарского рода. По вероисповеданию - католик. До Первой мировой войны был офицером Генштаба. В 1905 году женился на Марте фон Бох-Гальхау, одной из самых богатых невест в Германской империи, дочери владельца компании Villeroy & Boch. В 1913-1915 годах - военный атташе в США, откуда был выслан за шпионаж и подрывную деятельность. Затем служил на Западном фронте. В 1916 году выступал посредником между немецким правительством и ирландскими повстанцами-республиканцами в поставках оружия, которое было использовано ими против британской армии. С 1917 года служил офицером Генштаба на Ближнем Востоке и в звании майора в турецкой армии в Палестине. В 1918 году вернулся в Германию и уволился из армии в чине подполковника.
Франц фон Папен - военный атташе посольства Германии в США. 1914 год
В 1921-1932 годах - депутат прусского ландтага от католической партии Центра; примыкал к её крайне правому крылу. На президентских выборах 1925 года удивил свою партию, поддержав кандидатуру Пауля фон Гинденбурга, а не кандидата от партии Центра Вильгельма Маркса.
С 1 июня по 2 декабря 1932 года возглавлял правительство. Не имея поддержки большинства в Рейхстаге, фон Папен искал пути к созданию коалиционного правительства, в том числе, рассматривался вопрос о включении в его кабинет Гитлера в качестве вице-канцлера, однако Гитлер наотрез отказался, поскольку считал такое достижение ничтожным и способным оттолкнуть избирателей от партии. Под воздействием мнения генерала Курта фон Шлейхера, пользовавшегося доверием президента Гинденбурга, правительство фон Папена было отправлено в отставку, что привело к личностному конфликту между Папеном и Шлейхером, значительно поспособствовавшему дальнейшему продвижению нацистов к власти. В январе 1933 года с разрешения Гинденбурга провёл переговоры с Гитлером и вошёл в кабинет Гитлера в качестве вице-канцлера.
Однако вскоре, 17 июня 1934 года, выступил в Марбургском университете с речью в поддержку взглядов консервативных сил рейхсвера, финансовой и деловой элиты Германии, недовольных нацистской социалистической риторикой и экстремизмом (так называемая «Марбургская речь»). Критика привела в ярость верхушку нацистской партии и Адольфа Гитлера. В ночь длинных ножей - разгрома верхушки штурмовых отрядов (СА) - канцелярия фон Папена была захвачена и обыскана гестапо. Во время обыска был застрелен советник вице-канцлера по вопросам прессы фон Бозе. Сам фон Папен на три дня оказался фактически под домашним арестом. Охранявшие его подчиненные Герингу полицейские имели приказ не допустить арест фон Папена со стороны гестапо или СС.
У меня не было сомнений относительно решимости Геббельса, Гиммлера и Гейдриха своевременно ликвидировать марбургского реакционера. Как я узнал впоследствии, единственным человеком, который встал между мной и подобной участью, был Геринг.
- Ф. фон Папен. "Вице-канцлер Третьего рейха".
С июля 1934 по март 1938 года (до аншлюса) фон Папен служил послом в Австрии, оказывая финансовую и политическую поддержку прогермански настроенным националистическим организациям. В январе 1938 австрийская полиция произвела обыск в помещении руководящего комитета местных нацистов, и в числе документов (по словам его самого) был обнаружен план, по которому поводом для вторжения в Австрию было убийство фон Папена.
Затем, занимая в 1939-1944 годах должность посла в Турции, фон Папен стремился предотвратить её вступление в войну на стороне союзников. В связи с этим 24 февраля 1942 года на него было совершено покушение агентами советской разведки, которое, однако, не увенчалось успехом. В ходе войны гитлеровское правительство пыталось назначить фон Папена послом Германии при папском престоле, однако папа Пий XII отклонил это предложение.
В апреле 1945 года фон Папен был арестован в Руре военной администрацией 9-й армии США. В 1946 году предстал перед судом Международного военного трибунала в Нюрнберге, но был оправдан. Однако в феврале 1947 года предстал перед комиссией по денацификации, был приговорён к восьми годам трудового лагеря. На повторном слушании дела в январе 1949 года приговор был смягчен до фактически отбытого срока.
В 1950-е годы фон Папен безуспешно пытался вновь заняться политикой. На склоне лет жил в замке Бенценхофен в Верхней Швабии и опубликовал множество книг и воспоминаний, в которых пытался оправдать политику, проводимую им в 1930-е годы, проводя параллели между этим периодом и началом холодной войны.
Скончался 2 мая 1969 года в Оберзасбахе (Баден) и похоронен на кладбище Валлерфангена.