Франческо Чилеа родился в Пальми, небольшом городке в Калабрии, Италия, 23 июля 1866 года. Он родился в семье, принадлежавшей к высшему слою среднего класса, и первые уроки игры на фортепиано брал у своего отца, музыканта-любителя. В 7 лет он уехал из Калабрии в Неаполь. Учился в одной из самых известных школ итальянского полуострова, Королевской консерватории Сан-Пьетро-а-Майелла, где его заметил Франческо Флоримо, друг и биограф Винченцо Беллини. Он дирижировал оркестром и хорами школы, что обеспечило ему свободный доступ на все спектакли, идущие в театре Сан-Карло.
Именно в это время он сочинил свои первые произведения, в том числе Трио для фортепиано, скрипки и виолончели (1886), Оркестровую сюиту (1887), Сонату для фортепиано и виолончели (1888). Он принял участие в конкурсе на кафедру гармонии, и комиссия поручила ему написать оперу для малого театра консерватории Gina, премьера которой состоялась 9 февраля 1889 года и получила довольно хорошие отзывы. Окончив консерваторию, Чилеа занялся поиском новой оперной темы. Тем временем "Кавалерия Рустикана" Масканьи произвела революцию в музыкальном театре: родилась опера в стиле веризма. Издатель Эдоардо Сонцоньо заказал ему новую оперу Тильда, премьера которой состоялась 7 апреля 1892 года в театре Пальяно (ныне Театр Верди) во Флоренции.
Произведение имело оглушительный успех и даже гастролировало в Вене, где известный музыкальный критик Эдуард Ганслик высоко оценил стиль и оркестровку Чилеа. Композитор приступил к работе над Арлезианкой, созданной в миланском театре Лирико 27 ноября 1897 года, с Энрико Карузо в роли Федерико. Как ни странно, пьеса имела лишь вежливый успех. Желая оставить театр, Чилеа поступил на кафедру гармонии в Музыкальный институт во Флоренции. Но вскоре он вернулся к композиции и нашел свою новую тему в пьесе Эжена Скриба и Эрнеста Легуве. Триумф Адрианы Лекуврер был настолько велик, что опера быстро гастролировала по всему миру, получив единодушное одобрение критиков. Чилеа подумывал о написании нового произведения, Франческа да Римини, и даже встречался с Габриэле д'Аннунцио. Но проект так и не был реализован. Карьера Чилеа как оперного композитора завершилась с провалом Глории, премьера которой состоялась 15 февраля 1907 года в миланском театре Ла Скала, хотя он написал еще одну оперу, Il matrimonio selvaggio (1909), которая так и не была выпущена. В 1913 году Чилеа возглавил Консерваторию Беллини в Палермо, а через три года вернулся к руководству своей прежней школой, Консерваторией Сан-Пьетро-а-Майелла в Неаполе. Он оставался там в течение двадцати лет, чередуя преподавательскую деятельность с сочинением небольших пьес для фортепиано или оркестра. Назначенный членом Итальянской академии 14 апреля 1939 года, он умер 20 ноября 1950 года в Варацце.
