Françoise Gillard entre au Conservatoire royal de Bruxelles, dans la classe de Pierre Laroche, en 1991. Elle en sortira avec un premier prix d’interprétation, et déjà quelques productions professionnelles à son actif. Comme elle le dit elle-même : « tout obtenir très vite et très tôt, n’est pas nécessairement la meilleure des choses qui puisse vous arriver». Cette jeune comédienne est pourtant très vite confrontée à cet enjeu, lorsque Jean-Pierre Miquel vient lui proposer de jouer le rôle de Thomasina Coverly dans Arcadia de Tom Stoppard, mis en scène par Philippe Adrien, au Théâtre du Vieux-Colombier (1997). Elle devient pensionnaire de la Comédie-Française le 1er novembre 1997, et la 507e sociétaire de la troupe, le 1er janvier 2002. Françoise Gillard fait son entrée Salle Richelieu, dans une œuvre de Molière, en interprétant le rôle d’Henriette dans Les Femmes savantes, mises en scène par Simon Eine (1997). Ce spectacle est par la suite repris à l’Opéra de Versailles, puis part en tournée dans toute la France. Elle aborde un rôle de toute première importance et initiatique, où la perte d’innocence se conjugue avec la découverte du mal, celui d’Alarica dans Le mal court de Jacques Audiberti, mis en scène par Andrzej Seweryn au Théâtre du Vieux-Colombier (2000). Elle est Dona Elvire, dans la mise en scène de Jacques Lassalle de Dom Juan de Molière (2001) ; ou encore Esther, dans l’œuvre éponyme de Jean Racine mis en scène par Alain Zaepffel (2002). Avec le rôle de Clara dans Le Dindon, elle renoue avec un répertoire comique et impitoyable, propre à Georges Feydeau, mis en scène par Lukas Hemleb (2003). « Je suis pour que l’acteur rêve… », dit-elle. La relation au metteur en scène et à la troupe est fondatrice dans tout travail théâtral : cette capacité à se recréer et à rêver, elle les trouvera dans la version onirique et inquiétante des Fables de La Fontaine, mises en scène par Robert Wilson, Salle Richelieu durant la saison 2004/2005. Elle retrouve durant cette même saison Jacques Lasalle, pour le rôle d’Alexandra Ivanovna dans Platonov de Tchekhov. Suite à ce travail, elle joue le rôle de X, aux côtés d’Alain Lenglet (Y), dans Laboratoire des formes : Robert Garnier, un montage poétique de Séverine Daucourt-Fridricksson, mis en scène par Éric Ruf au Studio-Théâtre (2005). Anne Kessler la choisit pour le rôle d’Anna dans Grief[s] d’après les dramaturges scandinaves Strindberg, Ibsen et Bergman (2006). Durant l’année 2007, elle joue le rôle de Catharina, dans La Mégère apprivoisée de Shakespeare, dans une version du metteur en scène lituanien Oskaras Koršunovas. Au cours de la saison 2006/2007, Denis Podalydès lui propose d’interpréter le rôle mythique de Roxane, femme perdue dans un univers proprement masculin, dans Cyrano de Bergerac, aux côtés de Michel Vuillermoz. Ce spectacle est un succès public et critique conséquent, qui sera repris au cours des saisons suivantes. Durant la saison 2009, Françoise Gillard crée le rôle de « Elle », dans Pur du dramaturge Lars Norén, une commande de la Comédie-Française, mis en scène par l’auteur au Théâtre du Vieux Colombier. Hors de la troupe, Françoise Gillard s’est illustrée dès 1993 dans Arcadia de Tom Stoppard, mis en scène par Adrian Brine au Rideau de Bruxelles (1993) ; Elle joue Elsbeth dans Fantasio d’Alfred de Musset, mis en scène par Dominique Haumont (1994), et Agnès dans L’École des femmes de Molière, mise en scène par Gérard Vivane (1995) au Théâtre Royal des Galeries de Bruxelles ; Juliette dans Roméo et Juliette de Shakespeare, mis en scène par Daniel Schahaise, au Théâtre du Vaudeville de Bruxelles (1995) ; ainsi que le rôle de Mabel Chiltern dans Un mari idéal d’Oscar Wilde, mis en scène par Adrian Brine au Théâtre Antoine à Paris (1996). Au cinéma, Françoise Gillard mène une carrière où la continuité de son travail avec quelques grands réalisateurs se conjugue avec de nouvelles rencontres. Elle travaille avec Alain Resnais, pour trois de ses films : Les Herbes folles (2009), Cœurs (2006) et Pas sur la bouche (2003) ; Emmanuel Bourdieu, pour Les Amitiés maléfiques (2006) et Intrusions (2008). Bruno Podalydès la choisit pour son sixième long-métrage, Le Parfum de la Dame en noir (2005). Elle participe de même à différents courts-métrages, notamment : Petite musique de chambre de Aki Yamamoto (2007) ; et Merci Docteur d’Anne Kessler (2007).