Bonvin connaît une enfance malheureuse et sans fortune. Il apprend le dessin aux cours gratuits de l'école municipale de dessin de Paris. Pour gagner sa vie, il devient compositeur d'imprimerie puis employé à la préfecture de police. Il profite de son temps libre pour courir les musées dont le Louvre, où il étudie les maîtres flamands et hollandais. Il étudie le soir à l'atelier des Gobelins et à l'Académie Suisse.
À partir de 1848, il se spécialise dans la peinture de paysage. Il envoie trois tableaux au Salon de 1849 qui lui valent une médaille de troisième classe. Ce succès, qui lui apporte une commande officielle, le décide à se consacrer uniquement à la peinture. Ses toiles sont bien accueillies au Salon et par le public. Il participe au Salon des Refusés (1863) avec Gustave Courbet qu'il compte parmi ses amis. Il effectue de nombreux voyages en Flandres et en Hollande, terre de ses peintres préférés.
Son frère, Léon Bonvin jeune, également peintre et dessinateur, se suicida dans le bois de Meudon, en , de désespoir devant sa misère et ses difficultés à vendre ses dessins[1]. Ce suicide est décrit dans La rue de Jules Vallès.
Il est nommé chevalier de la Légion d'honneur en 1870. Membre de la commission fédérale de la Fédération des artistes, fondée le à l'appel du sculpteur Hippolyte Moulin, du peintre Gustave Courbet et d'Eugène Pottier, dessinateur sur tissu, il rejoint ce mouvement avec près de 400 artistes réunis dans le grand amphithéâtre de l'École de médecine de Paris pour adopter un programme révolutionnaire. Il est élu à bulletin secret, par 290 membres, réunis à cette occasion au Louvre quelques jours plus tard pour faire partie de la commission fédérale qui comptera 47 membres et dont Courbet sera le président. La Commune leur déléguant la gestion des affaires artistiques du pays. En , il part en exil à Londres. Pendant ce temps-là, Alfred Cadart publie de lui une suite de dix eaux-fortes, qui seront ses derniers travaux gravés, tant sa vue lui pose problème[2].
Il subit une opération en 1881 qui ne rétablit pourtant pas sa santé, et il perd la vue. Ses amis lui apportent leur soutien en organisant une exposition rétrospective en 1886, puis une vente à son bénéfice en 1887. Il meurt le de cette année à Saint-Germain-en-Laye[3]. Il est inhumé dans le département des Yvelines, au cimetière du Pecq. Sa sépulture est ornée de son buste en bronze[4].
Considéré comme l'un des meilleurs peintres de genre et de nature morte du XIXe siècle, sa description des milieux modestes dont il est issu est accueillie favorablement à partir de la fin des années 1860. François Bonvin est d'abord influencé par les artistes flamands comme Pieter de Hooch. Son style réaliste connaît, par la suite, des réminiscences de l'art de Chardin.
↑Dominique Brême et Mehdi Korchane, Dessins français du musée des Beaux-Arts d’Orléans. Le Trait et l’Ombre, Orléans, musée des Beaux-Arts, (ISBN9 788836 651320), n°136
Anisabelle Berès et Michel Arveiller (dir.), François Bonvin, 1817-1887, Paris, Galerie Berès, 1998, 192 p. (ISBN2-902868-10-3). — Catalogue d'exposition.
Gustave Geffroy, La vie artistique, vol. 8, Paris, H. Floury, 1903, pp. 173-176.
Charles-Jérôme Lecour, Le Peintre François Bonvin, lettres et souvenirs, Blois, impr. de C. Migault, (BNF30130666)