Seguiu a carreira das armas onde já se destacavam os seus dois irmãos mais velhos e muitos outros membros da sua família. Muito jovem, ainda tomou parte nos combates dos derradeiros anos da Guerra da Restauração (1640-1668). Nomeado Governador de Angola em 1669, com apenas 22 anos, serviu com inesperada sagacidade para a sua idade em posto de tamanha responsabilidade. Depois de regressar ao reino é nomeado Vice-Rei da Índia em 1681, servido nesse posto até 1686. A 24 de Fevereiro de 1683, enquanto se encontrava no Oriente, foi-lhe passada, pelo então Príncipe Regente D. Pedro - futuro D. Pedro II -, carta régia que o elevava a Conde de Alvor. Depois de regressar da Índia, foi nomeado Fidalgo do Conselho - com assento nos Conselhos de Estado e da Guerra -, Regedor das Justiças e Presidente do Conselho Ultramarino.

D. Francisco regressou à vida militar activa já cinquentenário, quando foi nomeado Governador das Armas da província de Trás-os-Montes em 1704. Combateu os exércitos espanhóis durante a Guerra de Sucessão Espanhola ao lado do Marquês das Minas, que era Governador das Armas da província da Beira. Foi depois nomeado Governador de Armas do Alentejo, tendo de se haver com as ofensivas do Duque de Ossuna. Em 1707, ao liderar o exército na tentativa de retomar a vila de Moura, sofreu uma apoplexia (hoje conhecida como AVC), que o incapacitou. D. Francisco de Távora veio a morrer três anos depois, a 31 de Maio de 1710, com cerca de 64 anos.