È stato uno storico dell’arte e poeta italiano.
Laureatosi nel 1937 con Roberto Longhi, gli successe nel 1967 nella medesima cattedra di Storia dell’arte, all’Università di Bologna.
Indirizzò la propria ricerca verso due distinti filoni: l’arte contemporanea (con importanti studi su Morlotti, Morandi, Mandelli), e l’arte moderna bolognese ed emiliana.
Diresse dal 1958 al 1968 la Galleria d’arte moderna (Bologna), arricchendola, anche grazie alla consulenza di Mario De Micheli e Antonello Trombadori, di importanti nuove acquisizioni di opere di artisti bolognesi (soprattutto Giorgio Morandi), italiani e internazionali.
Ha contribuito alla realizzazione della manifestazione Premio Spoleto, svoltasi dal 1958 al 1964; ha presieduto la commissione di invito e premiazione di quasi tutte le edizioni.
Tra le acquisizioni più importanti quelle delle opere di Sebastian Matta, Athos Casarini, Renato Guttuso, Leoncillo, Carlo Corsi, Alberto Burri, Carlo Levi.
Di rilevante importanza fu anche la sua organizzazione delle mostre sui Carracci (1956) e sulla pittura del Seicento emiliano (1959), tenutesi entrambe a Bologna.Importante anche la sua attività di poeta e critico letterario, influenzata da Vittorio Sereni, Pier Paolo Pasolini e Attilio Bertolucci.
Della sua opera poetica si ricordano i volumi Polvere del tempo (Firenze, Vallecchi, 1943) e Incanto della città, con una testimonianza di Attilio Bertolucci (Bologna, Nuova Alfa, 1984). Come critico letterario il saggio introduttivo a La linea d’ombra di Joseph Conrad (Milano, Bompiani, 1963).
Francesco Arcangeli è mancato il 14 febbraio 1974