Membre de la maison de Luxembourg Saint-Pol [1], fils de François de Luxembourg , vicomte de Martigues [2] et de Louise de Savoie fille unique de Janus de Savoie , comte de Genève [3].
Il est destiné à l’Église et en 1502 il est désigné comme évêque de Saint-Pons-de-Thomières [4]. En 1507 son oncle le cardinal Philippe de Luxembourg se démet en sa faveur de l’évêché du Mans [5] l’un des nombreux bénéfice ecclésiastiques qu’il contrôlait.
Il est consacré par son oncle 18 avril 1507. Sous son bref épiscopat est publiée la Coutume du Maine. Il suit son oncle le cardinal en Italie lorsque ce dernier y est envoyé par le roi Louis XII pour tenter une ultime négociation avec le pape Jules II, mais il meurt âgé d’environ 22 ans à Rome le 9 septembre 1509.
Son oncle Philippe se fait alors immédiatement re-attribuer l’évêché du Mans et celui de Saint-Pons-de-Thomières. Le corps de François de Luxembourg est ramené en France et il est inhumé dans la cathédrale Saint Julien du Mans [6].