Tras estudiar canto, debuta como cantante de zarzuela en el madrileño Teatro Eslava, pero pronto abandona esta faceta para trabajar como actor en las Compañías de Enrique Borrás, Rosario Pino, Margarita Xirgu y Carmen Cobeña. A continuación, en 1928, se casa con la actriz Amparo Martí y con ella forma Compañía propia.

Su actividad cinematográfica resulta un tanto esporádica, exceptuando el periodo de 1948-1954, que coincide con la disolución temporal de su Compañía. Previa y posteriormente trabajó en el cine cuando sus compromisos se lo permitieron.

Pero pese a su dedicación preferentemente escénica, Francisco Pierrá ha demostrado en el cine español su gran preparación técnica y una considerable amplitud de registros, legando interpretaciones memorables. A primeros de la década de los 70, anciano ya, fue descubierto por las nuevas generaciones gracias a su personaje en serie televisiva Visto para sentencia y el film de Carlos Saura "El jardín de las delicias". Igualmente escribió en algunas ocasiones para el teatro (la comedia Mi hija será feliz, que estrenó con su propia Compañía) y el cine (colaboró en el guión de la película de Manuel Mur Oti "Cielo negro", donde también intervenía como actor).