Francis Albert Sinatra Garaventa nació el 12 de diciembre de 1915 en Hoboken, New Jersey. Hijo de Natalia Della Garavantes y del boxeador analfabeto Marty Sinatra que también trabajó de bombero. Su madre, una genovesa, mujer de carácter fuerte y emprendedor, practicaba abortos por 25 dólares.
Grabó su primer disco en 1939. En los cuarenta fue el ídolo de las jóvenes que soñaban con sus románticas canciones y su voz melódica.
Su primera película fue Ship Ahoy en 1942, pero no es hasta Higher and Higher cuando empieza a cosechar algún éxito, comienza a introducir canciones como You belong in a love song, The music stopped y I saw you first entre otras, su compañera en ese film fue Michele Morgan.
Actuó en películas musicales como Levando anclas (1945, George Sidney) y Un día en Nueva York (1949, Stanley Donen). En 1953 ganó un Oscar por su actuación (no cantada) en De aquí a la eternidad (1953, Fred Zinnemann).
En la década de 1960 prolongó su brillante carrera discográfica con títulos como Nice and easy (1961) y Strangers in the night (1962).
También protagonizó la película El mensajero del miedo (The manchurian candidate, 1962), que pese a ser considerada por la crítica estadounidense una de las mejores películas de Sinatra, no obtuvo un gran reconocimiento del público.
Cuando contaba cincuenta años de edad se casó con la actriz Mia Farrow, treinta años más joven que él, aunque el matrimonio naufragó pronto.
En 1968 se volvería a divorciar, para contraer en 1976 su cuarto matrimonio, en esta ocasión con Barbara Marx, la viuda del actor cómico Zeppo Marx.
En el apartado musical, se prodigó en colaboraciones como Sinatra-Basie (1962), con su ídolo de juventud Bing Crosby en 1964, con su propia hija Nancy y con el compositor brasileño António Carlos Jobim en 1967 o con Duke Ellington en 1968.
En la década de 1970 se consolidó como una autentica institución de la música popular, y en 1980 interpretó su último papel dramático en la película El primer pecado mortal (The First Deadly Sin), aunque aún se le pudo ver en algún cameo como el de la comedia Los locos de Cannonball 2, del 1984. En el año 1990, con motivo de su septuagesimoquinto cumpleaños, celebró una exitosa gira por su país y en 1994 fue galardonado con el Premio Grammy por la totalidad de su carrera artística.
Sinatra falleció en Los Angeles la noche del 14 de mayo de 1998 de un ataque al corazón en el prestigioso Hospital Cedar Sinaí, a los 82 años de edad y en compañía de sus hijos y su última esposa.