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 le 12 mars 2009.

Il ouvre la saison 2009-2010 avec Zoom de Gilles Granouillet. Il y met en scène Le bout de la route de Jean Giono (janvier 2010), Giono sur la route d’après Les Entretiens de J. Giono avec J. Amrouche (2010), Le roi s’amuse (d’abord créé en juin 2010 au Château de Grignan), De gré de forces d’après le « Discours de la servitude volontaire » d’Étienne de La Boétie (2010), Détours d’après « Suite vénitienne » de Sophie Calle (2011), Le tombeau de Molière de Jean-Claude Berutti et les musiques de Marc-Antoine Charpentier pour « Le malade imaginaire » de Molière (2012), Mon père qui fonctionnait par périodes culinaires et autres d’Elizabeth Mazev (2012), Nager/cueillir de Gilles Granouillet (2012 – pour les Théâtrales/Charles Dullin).

En 2013, il met en scène Ma mère qui chantait sur un phare de Gilles Granouillet au Théâtre de l’Aquarium. À New Delhi, il met en scène Orfeo par-delà le Gange d’après l’opéra de Monteverdi, direction Françoise Lasserre (Akadêmia), présenté à la Cité de musique à Paris, Le Mardi où Morty est mort de Rasmus Lindberg au Fracas-CDN de Montluçon-région Auvergne et repris à l’Aquarium.

En 2015, il a créé La Place royale de Corneille. Pour les 50 ans du Théâtre, il a écrit L’Aquarium, d’hier à demain, joué par les élèves de la promotion 2016 de l’ESAD. La même année, il a aussi mis en scène à l’Opéra de Nantes/Angers La tectonique des nuages, opéra-jazz de Laurent Cugny. En 2017/18, il recrée à l'Aquarium "Cherchez la faute !" d'après "La divine origine" de Marie Balmary et crée en novembre 2018 "Les hérétiques", pièce commandée à Mariette Navarro.

Il quitte la direction du Théâtre de l'Aquarium fin 2018 et poursuit ses aventures au sein de sa nouvelle compagnie, "Théâtre sur paroles" basée en Ile-de-France. Dans ce cadre, il reprend "Cherchez la faute !" au Festival d'Avignon off (Théâtre de la Manufacture) et "Les hérétiques" (au Bateau Feu, SN de Dunkerque). Il créera en 2020/21 "Hermann" de Gilles Granouillet et "Impeccable" de Mariette Navarro.