Абрамов родился в крестьянской семье, был младшим из пяти детей. Родители: Александр Степанович Абрамов (1878—1921), занимался извозом в Архангельске, и Степанида Павловна, урожд. Заварзина (1883—1947), крестьянка из староверов. Когда ему было 2 года, умер отец. После окончания Веркольской начальной школы-четырёхлетки в 1933 Фёдор переехал в райцентр — с. Карпогоры (в 70 км от Верколы), чтобы закончить десятилетнюю школу. В 1938 году, после окончания с отличием средней школы, был зачислен без экзаменов на филологический факультет Ленинградского университета. После третьего курса, 22 июня 1941 года ушёл добровольцем в народное ополчение. Служил пулеметчиком 377-го артиллерийско-пулеметного батальона, в сентябре 1941 года был ранен в руку, после короткого лечения вновь вернулся на передовую. В ноябре 1941 года тяжело ранен (пулей перебиты обе ноги), лишь по случайности обнаружен бойцом похоронной команды, собиравшей убитых. Провёл блокадную зиму 1941—1942 года в ленинградском госпитале, в апреле 1942 года был эвакуирован по льду Ладожского озера одной из последних машин. По ранению получил отпуск на 3 месяца, преподавал в Карпогорской школе. Признан годным к нестроевой службе, с июля 1942 года был заместителем командира роты в 33-м запасном стрелковом полку в Архангельском военном округе, с февраля 1943 года — помощником командира взвода Архангельского военно-пулеметного училища. С апреля 1943 года был переведён в отдел контрразведки «Смерш» на должность помощника оперуполномоченного резерва, в августе 1943 года становится следователем, в июне 1944 года — старшим следователем следственного отделения отдела контрразведки. Демобилизован осенью 1945 г.
Член КПСС с 1945.
Окончил с отличием филологический факультет Ленинградского государственного университета (1948) и поступил в аспирантуру ЛГУ. Во время учебы познакомился со своей будущей женой Людмилой Крутиковой (впоследствии — литературным критиком, исследователем творчества Бунина). В 1951 году женился и защитил кандидатскую диссертацию по творчеству М. А. Шолохова. В 1951—1960 гг. был старшим преподавателем, затем доцентом и заведующим кафедрой советской литературы ЛГУ. В летние каникулы 1950 года на хуторе Дорище Новгородской области Абрамов начал писать свой первый роман «Братья и сёстры», который был закончен через шесть лет. В течение двух лет роман не принимали к публикации, писателю отказали журналы «Октябрь» и «Новый мир». В 1958 году роман был опубликован в журнале «Нева» и был доброжелательно встречен критикой. В 1960 г. Абрамов оставляет кафедру и становится профессиональным литератором.
Награждён орденом Ленина (1980), орденом Отечественной войны 2-й степени и медалями «За оборону Ленинграда» и «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941—1945 гг.».
Похоронен в селе Веркола на правом берегу реки Пинега, на левом берегу находится Артемиево-Веркольский монастырь, вопросом восстановления которого Абрамов был озабочен в конце жизни.
С 1949 публиковал литературно-критические статьи о советской литературе. Первый роман «Братья и сёстры» (1958) вместе с романами «Две зимы и три лета» (1968) и «Пути-перепутья» (1973) образовал эпический цикл «Пряслины» (Пряслины — крестьянский род, о судьбе которого повествуют романы). За трилогию «Пряслины» Ф. Абрамову присуждена Государственная премия СССР (1975). Продолжением цикла стал роман «Дом» (1978). Несмотря на лауреатство, многие произведения Абрамова проходили в печать нелегко, с цензурными купюрами, вызывая упрёки в сгущении мрачных красок.
Автор рассказов и очерков о колхозной жизни, повестей «Безотцовщина» (1961), «Пелагея» (1969), «Деревянные кони» (1970), «Алька» (1972), где крестьянский мир русского Севера показан в его будничных заботах, горестях и радостях.
Тетралогия под общим названием "Братья и сёстры".