François Rancillac fonde sa compagnie en 1983 (avec Danielle Chinsky), le Théâtre du Binôme, et met en scène des auteurs aussi divers que Jean Racine (Britannicus), Christian Rullier (Le Fils, qui obtient le prix du Printemps du Théâtre à Paris en 1987), J.M.R. Lenz (Le nouveau Menoza), Pierre Corneille (Polyeucte), Molière (Amphitryon, George Dandin), Olivier Py (La Nuit au cirque), Edmond Rostand (L’Aiglon), Jean-François Caron (Saganash), Jean Giraudoux (Ondine, La Folle de Chaillot), Jean-Luc Lagarce (Retour à la Citadelle, Les Prétendants, Le Pays lointain, Music Hall), Marie Balmary (Cherchez la faute !), Jonathan Swift (Modeste proposition concernant les enfants des classes pauvres), Rémi de Vos (Projection privée), Max Frisch (Biedermann et les incendiaires), Jean-Paul Wenzel (Cinq clés), Michel Marc Bouchard (Papillons de nuit), Une jure, l’autre pas d’après « Les Dix Paroles » de Marc-Alain Ouaknin, Jean Dasté, et après ? (montage sur la décentralisation théâtrale),… Il mettra en scène en 2010 Le bout de la route de Jean Giono et Le Roi s’amuse de Victor Hugo.

Il aborde le lyrique avec Bastien, Bastienne... suite et fin d’après Mozart, Athalia de Haendel, et collabore aux spectacles électro-acoustiques de Serge de Laubier (Les Sargasses de Babylone, La Belle porte le voile). Il crée en juin 2006 une version concert de l'opéra-jazz de Laurent Cugny, La Tectonique des nuages (d'après Cloud tectonics de José Rivera).

Après avoir été artiste associé au Théâtre de Rungis, à la Scène nationale de Bar-Le-Duc, au Théâtre du Campagnol/CDN de la banlieue sud, et directeur artistique du Théâtre du Peuple de Bussang (de 1991 à 1994), François Rancillac a été depuis janvier 2002 co-directeur (avec Jean- Claude Berutti) de La Comédie de Saint-Etienne / CDN. Il est nommé à la direction artistique du Théâtre de l’Aquarium à la Cartoucherie à partir du 12 mars 2009.