משפחה וחברים
מודיליאני נולד ברומא לאב רופא ילדים ואם עובדת סוציאלית. משפחתו ייעדה אותו ללכת בדרכי האב, שמת כשפרנקו היה בן 13 וללמוד רפואה אך הוא החליט ללמוד משפטים במקום, משום שלא יכל לסבול את מראה הדם ומשום שתואר במשפטים נחשב אז כאמצעי שיכול לפתוח דלתות רבות.
בשנתו השנייה באוניברסיטה השתתף בתחרות ארצית לכתיבת עבודות בכלכלה וזכה במקום הראשון. לאחר מכן, במקביל ללימודי המשפטים (אותם השלים ב-1939) למד מודיליאני כלכלה באופן עצמאי ובהדרכתם של כלכלנים שהכיר.
מודיליאני היה פעיל אנטי-פאשיסטי ועם חקיקת חוקי הגזע באיטליה ב-1938 הצטרף לחברתו סרנה קלבי והוריה - גם הם מתנגדים למוסוליני - בפריז. באביב 1939 הם נישאו ולאחר ביקור קצר במולדת על מנת לקבל את תוארו במשפטים מאוניברסיטת רומא, היגרו לארצות הברית כדי להמלט ממלחמת העולם הקרבה ובאה.
את שנותיו הבאות העביר במכירת ספרים למחייתו ביום ולימודי כלכלה בלילה. לאחר שהשלים את השכלתו האקדמית בבית הספר ניו סקול למדעי החברה בניו יורק לימד במספר מוסדות אקדמיים עד שהגיע לאוניברסיטת קרנגי-מלון היוקרתית ב-1952, שם לימד וחקר במשך כעשור.
ב-1946 התאזרח בארצות הברית.