Narodil se roku 1872 v jihočeském Chýnově. Po studiu táborského gymnázia se rozhodl rozvíjet svůj talent na Akademii výtvarných umění v Praze, kde se zpočátku věnoval pod taktovkou Maxmiliána Pirnera malířství. Brzy mu v tom však zabránila vrozená oční vada, tzv.daltonismus, který Bílkovi zabraňoval rozeznávat některé barvy. Tak na radu svých učitelů přestupuje na Státní uměleckoprůmyslovou školu v Praze, kde nachází útěchu v sochařství.
Do Paříže!
Roku 1891 odjíždí díky stipendiu mecenáše Vojtěcha Lanny studovat do Paříže, kde se kromě zde žijících českých umělců jako Alfonse Muchy, Luďka Marolda, Vojtěcha Hynaise, Zdenky Braunerové, setkává i s francouzskou bohémskou scénou, které se raději strání a upřednostňuje svůj samotářský vnitřní svět.
Už od mládí se zajímá o náboženství a mystické otázky tohoto světa, které se stávají součástí jeho tvorby. Podle něj je jeho veškeré umělecké pnutí součástí božího vnuknutí. Často je kvůli svým názorům označován za podivína a heretika. Z tohoto důvodu je mu také odňato pařížské stipendium a on je nucen k návratu do Čech. Až v pozdějších letech je uznán jako jeden nejvýznamnějších českých symbolistů. Francouzský sochař Antoine Bourdelle o jeho díle v roce 1904 po návštěvě Prahy řekl, že je výrazné svou originalitou, bez potřeby napodobovat německé nebo francouzské sochařství jako většina českých umělců té doby.
Žitné pole, jehož úroda je určena k užitku všem
V roce 1911 byl započat plán návrhu výstavby urbanistického celku v okolí bývalé Bruské brány na místě zbořených městských hradeb. To vše po vzoru anglických zahradních měst. Do této doby je tato akce označována za jednu z nejzdařilejších projektů magistrátu před 1. světovou válkou.
Do architektonické soutěže se se svým návrhem přihlásil i sochař František Bílek.
Jeho vilu můžeme dnes po znovuotevření v roce 2010 navštívit v Mickiewiczově ulici č. 1/233. Patří k jednomu s nejvýznamnějších děl pozdní secese, i když sám Bílek slovo "secese" neměl v lásce, spojoval si ho s Vídní a symbolem úpadku.
První plochá střecha v Praze
V duchu jeho vlastního chápání vesmíru jako Bohem stvořeného chrámu, plného skrytých významů a nápověd, ke kterým umění tvoří pomyslnou "předsíň" chrámovou pro ty, co chtějí být zasvěceni, je postavena i celá Bílkova stavba. Její půdorys tvořící mezikruží orientované k východu připomíná kosu žnoucí snopy žita (kamenné sloupy budovy inspirované egyptskou architekturou).
Přírodní struktura kamene a červených řezných cihel odkazuje k ideím anglického antiindustriálního hnutí z konce 19. století Art and Cra. Vše završuje velká plochá střecha, v té době první v Praze spolu s teplovzdušným topením. Interiér sloužil jako mistrům ateliér a obytné prostory vyzdobené drobnými detaily v podobě kování a řezby ve dřevě. Jedná se o pokus vytvoření kompletního uměleckého díla.
Dům jako galerie
Málokdo ví, že kromě svého domu Bílek navrhoval i dům dr. Procházky na vedlejší parcele (Mickiewiczova č. 3 - dnes je zde ředitelství Galerie hlavního města Prahy), aby dosáhl harmonie v propojení vily s ostatní zástavbou a aby se život a dílo spájely v souladu.
Od roku 1962 patří Bílkova vila městu Praze a od roku 1963 je spravována Galerií hl. m. Prahy.