Franco D'Andrea incomincia a suonare il pianoforte a 17 anni, avendo suonato in precedenza tromba e sax soprano. Nel '63 ha inizio la sua attività professionale con il trombettista jazz Nunzio Rotondo alla Rai di Roma. Nel '64 incide il suo primo disco con il sassofonista argentino Gato Barbieri, con il quale collabora per due anni. Nel '68 forma con il batterista Franco Tonani ed il bassista Bruno Tommaso il Modern Art Trio. Dal '72 al '77 suona con il gruppo jazz rock Perigeo. Nel '78 forma un quartetto chiamando come collaboratori il sassofonista Tino Tracanna, il bassista Attilio Zanchi ed il batterista Gianni Cazzola. Al gruppo si aggiungono nell'86 il percussionista Luis Agudo, nell'89 il percussionista Naco e il trombonista Glenn Ferris e nel '91 il vibrafonista Saverio Tasca. All'inizio del '93 dà vita ad un nuovo trio, Current Changes, col trombettista David Boato e Naco. Il suo attuale quartetto comprende il sassofonista Andrea Ayassot, il bassista Aldo Mella ed il batterista Zeno de Rossi. È anche alla guida di una formazione allargata a 11 elementi, Eleven. Si esibisce anche in un trio composto con Mauro Ottolini al trombone Daniele D’Agaro al clarinetto. D’Andrea ha inciso più di 200 dischi, tra altri duetti con musicisti di fama internazionale quali Lee Konitz, Phil Woods e Dave Liebman. Inoltre ha lavorato con Ernst Reijseger, Slide Hampton, Max Roach, Conte Candoli, Frank Rosolino, Pepper Adams, Johnny Griffin, Jean-Luc Ponty e tanti altri musicisti americani ed italiani. Franco D'Andrea insegna all'Accademia nazionale del Jazz di Siena e dirige dal 2002 la Mitteleuropean Jazz Academy di Merano. Collabora inoltre con la Scuola Civica di Musica di Milano nel ambito dei Civici Corsi Jazz. L'Académie du Jazz de France gli ha conferito nel 2010 il premio "Prix du Musicien Européen". Nel 2011 gli è stato assegnato l'Honorary Award agli Italian Jazz Awards - Luca Flores.