弗朗茨約瑟夫是奧地利皇帝弗朗茨一世的長孫，也是弗蘭茨卡爾大公與維特爾斯巴赫家族巴伐利亞王國蘇菲公主的長子。1848年，其伯父、奧地利皇帝斐迪南一世宣布遜位。在其母蘇菲的勸說下，其父弗蘭茨卡爾宣布放棄皇位繼承權，於是18歲弗朗茨約瑟夫繼位為奧地利皇帝和匈牙利國王、倫巴第國王、波希米亞國王，稱弗蘭茨約瑟夫一世。
約瑟夫登基後，任命貴族施瓦岑貝格為首相展開強勢外交，成功瓦解了1850年由普魯士領導的埃爾福特聯盟，使普魯士統一德意志的夢想破滅，被迫籤訂奧爾米茨條約。奧地利在俄國支持下，重新主導德意志邦聯；但在1853-1856年的克裡米亞戰爭中，俄奧聯盟徹底瓦解，普魯士在宰相俾斯麥的帶領下在1860年代統一德意志。圖為弗蘭茨約瑟夫一世、施瓦岑貝格（約瑟夫右側）與眾大臣。
1852年首相施瓦岑貝格早逝，弗朗茨約瑟夫一世任命亞歷山大馮巴赫男爵為首相，展開了被稱為「巴赫專制」的高壓統治（1852-1859年），鎮壓新聞自由和恢復私刑審判，將奧匈帝國帶向開明專制的強勢統治。1853年弗朗茨約瑟夫一世遭到一名匈牙利民族主義者的刺殺，所幸刀子只劃傷了他的脖子。此一事件引起帝國臣民對於皇帝的高度同情。
1854年，弗朗茨約瑟夫一世與姨表妹伊莉莎白郡主（小名茜茜）結婚，茜茜的父母是巴伐利亞的邁斯米利安公爵和露多維卡公主。弗朗茨是一名保守主義者，生活嚴謹樸素，他每天工作12小時以上，洗冷水澡，睡行軍床，古板的生活方式導致了此後其與妻子婚姻生活的不幸。
1859年，奧匈帝國被法國-薩丁尼亞聯軍打敗，被迫籤定和約，放棄倫巴底。首相巴赫下臺負責，皇帝在1860年放棄君主專制，改行某程度的君主立憲制、頒布憲法，保障了平民以及特別是貴族的權利。1866年，在普奧戰爭中戰敗，被迫解散德意志邦聯，並被排除在德意志事務之外，同時被迫將威尼斯共和國歸還給普魯士的同盟義大利王國。圖為弗朗茨（圖中著白色軍裝者）在普魯士訪問。
1889年，弗朗茨約瑟夫一世之子、奧地利皇儲魯道夫在梅耶林神秘死亡，於是立三弟的長子弗朗茨斐迪南為新皇儲。1895年2月27日,兼任德國元帥。1898年，伊利莎白皇后（茜茜）在日內瓦湖畔被一位義大利無政府主義者以錐子刺死。同年約瑟夫在喪妻的陰影下，舉辦登基五十周年的慶祝典禮。一連串的不幸事件，引起國民對於皇帝的更大同情。圖為弗朗茨家庭畫像。
1914年6月28日，奧匈帝國皇儲斐迪南大公夫婦在塞拉耶佛遇刺，奧匈帝國以「塞拉耶佛事件」為由對塞爾維亞王國宣戰，隨後德意志帝國、大英帝國、俄羅斯帝國、法蘭西第三共和國及奧斯曼帝國加入戰爭，第一次世界大戰爆發。圖為1914年大戰爆發時，奧匈帝國形勢。
1916年11月21日，86歲高齡的弗蘭茨約瑟夫一世因肺炎去世，結束了他近68年的統治。在他統治期間愛你，獲得大多數國民的敬愛，因此在晚年被尊稱為奧匈帝國「國父」，也成為奧地利的標誌性存在。弗朗茨約瑟夫一世去世後，他弟弟卡爾大公的孫子繼承皇位，成為奧匈帝國的末代皇帝卡爾一世（圖）。