Nel 1849, con il fratello Giovanni, visitò molti manicomi dell'Europa occidentale, raccogliendo notizie sulla cura dei malati e sullo stato delle strutture manicomiali allo scopo di fornire un quadro della situazione al padre Domenico (neuropsichiatra e docente all'Università), che nella dissertazione del 31 maggio all'Istituto delle scienze presentò uno studio sul modello di un manicomio ideale, il cui progetto tecnico fu redatto dallo stesso Francesco.
Numerosi viaggi Francesco svolse, si diceva, nella capitale britannica: a Londra, infatti, nel 1850, venne incaricato di progettare la grande chiesa di S. Pietro per la comunità degli italiani, inaugurata solo il 16 aprile 1863 dall'architetto irlandese John Miller Bryson, che lavorò su progetto originario di Francesco. Nell'anno 1851 tornò nuovamente a Londra partecipando all'Esposizione universale come inviato della speciale Commissione municipale costituita per l'occasione.
L'esperienza maturata in Europa nel campo della meccanica e dell'idraulica venne poi applicata da Francesco in Italia negli anni successivi con lo sviluppo di progetti di ampio respiro: realizzò lo stabilimento meccanico di Castel Maggiore, che avrebbe diretto fino al 1857, applicò le conoscenze meccaniche, come nello studio dell'olometro dell'ingegnere I. Porro e nella realizzazione di sofisticate opere ferroviarie e di numerosi opifici nelle province di Bologna e Ancona. Gran parte degli interessi professionali si concentrarono, tuttavia, nel campo architettonico e tra i progetti più imponenti spiccano la ristrutturazione nel 1855 degli edifici sedi dell'Istituto Gualandi per sordomuti e sordomute di Bologna, Firenze e Roma, gli interventi nella cattedrale, nel palazzo arcivescovile e nel palazzo del podestà di Bologna, l'ampliamento della chiesa della Ss. Trinità a Bologna, la realizzazione della chiesa di S. Francesco di Paola a Lugo (Ravenna) iniziata nel 1888, la progettazione della chiesa di S. Maria di Venezzano a Mascarino, Castello d'Argile (Bologna), solo per elencarne alcuni.
Durante la sua lunga carriera prese parte ad alcuni comitati e società anche al di fuori dell'area bolognese, quali il Comitato dei centottanta cittadini pel compimento della facciata di S. Petronio, la Commissione per i restauri del palazzo comunale di Bologna, il Sacro monte di pietà ed uniti di Bologna, la Società promotrice per l'erezione di uno o più opifici industriali di Jesi (Ancona).
Fino agli ultimi giorni fu impegnato, oltre che nella revisione del tetto della cattedrale di Bologna, nella realizzazione del maestoso progetto della chiesa di S. Maria Addolorata a Castelpetroso (Isernia), completato dal figlio Giuseppe e dal nipote Francesco.
Morì a Bologna il 28 dicembre 1902.