Françoise Marette est la fille d'un polytechnicien. Elle est la quatrième des sept enfants de cette famille chrétienne, monarchiste et traditionnelle.
Plusieurs fêlures dans son enfance vont être déterminantes : la séparation avec sa nourrice irlandaise, qui l'a élevée et s'est substituée à sa mère ; en 1916, son oncle et parrain, dont elle est extrêmement proche, meurt à la guerre et en 1920 ; le choc du décès d'une de ses sœurs dont sa mère la rend responsable sous prétexte qu'elle n'a pas assez prié.
Pour ces raisons, elle désire très tôt devenir médecin, mais sa mère l'oblige à interrompre ses études à 16 ans afin qu'elle reste « mariable ». Elle s'essaye alors à la couture et à la faïence avant de faire des études d'infirmière puis de médecine qu'elle finance avec son travail.
En 1932, elle fait une psychanalyse avec le Dr Laforgue qui l'incite à en faire sa spécialisation. En 1939, elle devient membre de la société psychanalytique de Paris et se concentre sur le cas des enfants et des psychotiques.
En 1942, elle épouse Boris Ivanovitch Dolto, un kinésithérapeute. Ils s'intéressent tous les deux au rapport corps-psychisme et leurs rapports professionnels sont fructueux. Ils ont eu trois enfants : Yvan-Chrisostome (Carlos), Grégoire et Catherine.
Françoise Dolto est inhumée au cimetière de Bourg-la-reine.