Francisco Sá nasceu em 14 de setembro de 1862, na fazenda Brejo de Santo André (pertencente ao município de Grão Mogol – MG), filho de Francisco José de Sá Filho e Agustinha Josephina de Sá (morta em 1927), irmão de Maria Olyntha, Agustinha, Josephino e Jacintha e neto do Coronel Francisco José de Sá (dono da fazenda) e de Jacintha Francisca de Sá. Francisco Sá se casou com Olga Accioly (nascida em Fortaleza-CE, no dia 16 de outubro de 1869), filha de Antonio Pinto Nogueira Accioly e Maria Thereza de Souza Accioly e neta do senador Pompeu. O casal teve oito filhos.
Francisco Sá ingressou na Escola de Ouro Preto em 1880 e se formou em Engenharia de Minas, no ano de 1884. Logo foi convidado pelo amigo Dr. Carlos Honório Bendicto Ottoni para ser secretário do Governo do Ceará. Depois foi trabalhar como engenheiro na Estrada de Ferro (E. F.) Baturité (CE) e um pouco depois como engenheiro fiscal na E. F. Mogyana (SP). Ajudou o sogro na direção da Fábrica de Tecidos Pompeu & Irmãos. Trabalhou também como engenheiro na Câmara Municipal de Fortaleza e jornalista na Gazeta do Norte.
Em sua carreira política foi deputado da Assembléia Provincial de Minas Gerais pelos municípios de Grão Mogol e Rio Pardo, em 1888, fazendo parte da Comissão da Fazenda e da Comissão de Obras Públicas; e deputado geral pelo Ceará, em 1889. Após a Proclamação da República tornou-se engenheiro fiscal da E. F. Minas e Rio. Trabalhou na Secretaria de Agricultura do Estado de Minas Gerais no governo de Affonso Penna. Enquanto isso, publicava assiduamente artigos e crônicas no jornal Estado de Minas. No governo do dr. Chrispim Bias Fortes (1894 – MG) foi secretário da Agricultura, Comércio e Obras Públicas, onde atacou os problemas nas malhas ferroviárias. Foi Francisco Sá quem se responsabilizou pelas primeiras medidas administrativas para a construção de Belo Horizonte, a nova capital do Estado. Tornou-se membro da Câmara Federal, de 1897 a 1905, trabalhando sempre em prol das obras públicas, estradas de ferro, agricultura e minas. Em 1906, é eleito senador pelo Estado do Ceará no governo da República de Affonso Penna e Nilo Peçanha, onde fica até 1909. Neste mesmo ano é chamado para ser ministro da Viação, em 1910, já com Nilo Peçanha como presidente, assumiu o cargo de Ministro da Viação e Obras Públicas, onde trabalhou para o desenvolvimento de algumas estradas de ferro e Cais do Porto, como a E.F. Central do Brasil, E. F. Oeste de Minas, Cais do Porto em São Cristóvão… Em 1911, é eleito novamente ao Senado pelo estado do Ceará, onde permanece até 1922 trabalhando entre muitos cargos como relator do orçamento da Viação. De 1922 a 1926, assumiu pela segunda vez o Ministério da Viação, dando continuidade às suas ideias e trabalhos anteriores, também no ramo da engenharia. Em 1927, tornou mais uma vez a ocupar a cadeira de Senador pelo Estado do Ceará. No ano seguinte pediu afastamento do cargo. E no dia 23 de abril de 1936, aos 73 anos, morreu Francisco Sá em sua casa na Avenida Atlântica.
Em sua vida se destacou nas atividades ligadas à Engenharia. Trabalhou em um levantamento sistemático geográfico e geológico do Estado de Minas. Como ministro estimulou o aumento das ferrovias; eletrificou a E. F. Corcovado; organizou as redes mineira, fluminense, baiana e cearense; inaugurou a iluminação elétrica na Capital (Rio de Janeiro, em 1910); criou a Inspetoria Federal de Obras contra as Secas; padronizou as ferrovias; criou um sistema de autofinanciamento para as mesmas; ampliou os portos do Rio e de Santos; reorganizou os serviços dos Correios e Telégrafos; criou a Inspetoria de Navegação; esteve presente no projeto de saneamento da Baixada Fluminense; entre tantas outras coisas.
Atualmente, seu nome está em uma grande avenida de Fortaleza, uma cidade na Zona Norte do Ceará, numa rua na cidade do Rio de Janeiro, em Copacabana e na cidade onde nasceu, a antiga Grão Mogol.