Количество полётов — 3. Продолжительность первого полёта — 10 суток 19 часов 58 минут 44 секунды. Продолжительность второго полёта — 196 суток 17 часов 4 минут 35 секунд. Продолжительность третьего полета — 163 суток 07 часов 10 минут 47 секунд
Число выходов в открытый космос — 5. Продолжительность работ в открытом космосе — 31 час 54 минуты.
Родился в городе Батуми Аджарской АССР). Его родители — Николай Фёдорович и Микрула Софокловна — по национальности [[понтийские греки], в настоящее время проживают в районе Синдос города Салоники (Греция). В 1976 году окончил русскую среднюю школу № 5 имени академика С. П. Королёва в Батуми, учился в физико-математическом классе. В 1983 году окончил Московский авиационный институт (МАИ), факультет «Летательные аппараты», кафедра № 608 «Проектирование аэрогидрокосмических систем», получил квалификацию «инженер-механик». В 2001 году окончил Российскую академию государственной службы. С сентября 1983 года работал инженером (с февраля 1991 года — старшим инженером) 115-го ГКБ НПО «Энергия». С ноября 1990 по июнь 1991 года являлся руководителем оперативной группы управления плавучего КИП «Космонавт Юрий Гагарин». Работал в Главной оперативной группе управления (ГОГУ) ЦУПа в качестве: ведущего программы резервного варианта, ведущего программы текущих суток, ведущего специалиста массивов цифровой информации системы управления движением, сменного руководителя группы планирования по грузовому кораблю «Прогресс». В 1995—1997 годах работал помощником руководителя полетом по программе «Мир-НАСА».
Прошёл медицинское обследование в Институте медико-биологических проблем (ИМБП) и на заседании Межведомственной комиссии (МВК) 15 октября 1996 года признан годным к специальным тренировкам. 28 июля 1997 года на заседании Государственной межведомственной комиссии (ГМВК) был рекомендован к зачислению в отряд космонавтов РКК «Энергия». 14 октября приказом генерального директора РКА был назначен на должность кандидата в космонавты-испытатели отряда космонавтов РКК «Энергия». С 16 января 1998 по 26 ноября 1999 года проходил общекосмическую подготовку (ОКП) в РГНИИ ЦПК им. Ю. А. Гагарина и успешно сдал все экзамены. 1 декабря 1999 года решением Межведомственной квалификационной комиссии (МВКК) ему была присвоена квалификация «космонавт-испытатель». 9 февраля 2000 года был назначен на должность космонавта-испытателя отряда космонавтов РКК «Энергия».
С 7 февраля 2000 года проходил подготовку в РГНИИ ЦПК в составе группы космонавтов по программе МКС.
1 августа 2001 года на заседании МВК был утвержден в качестве российского члена экипажа шаттла для полёта по программе STS-112/ISS 9A. 17 августа 2001 года назначение было официально подтверждено НАСА. В сентябре 2001 года приступил к подготовке к полёту в Космическом центре им. Джонсона.
В настоящее время Фёдор Юрчихин является телеведущим познавательной телепрограммы «Космонавтика» на круглосуточном информационном канале «Россия-24» и программы «Пора в космос!» на детском телеканале «Карусель».
Жена — Лариса Анатольевна Юрчихина. Имеет две дочери.
С 7 по 18 октября 2002 года в качестве специалиста полёта 4 шаттла Atlantis STS-112. Экипаж проводил работы на орбите вместе с экипажем 5-й основной экспедиции МКС. Во время полёта впервые в мировой практике принимал участие в переписи населения, находясь на орбите.
В мае 2006 года решением Федерального космического агентства России (Роскосмоса), ЦПК и РКК «Энергия» в предварительном порядке был назначен в основной экипаж МКС-15, вместе с Олегом Котовым и Клейтоном Андерсоном (англ. Clayton Conrad Anderson) (США).
В начале июня 2006 года Роскосмос и NASA окончательно сформировали экипажи 15-й основной экспедиции на МКС. В основной экипаж были включены Фёдор Юрчихин, Олег Котов и Клейтон Андерсон (США). Старт 15-й экспедиции на корабле «Союз ТМА-10» вначале был запланирован на март 2007 года, но затем передвинут на апрель.
Стартовал 7 апреля 2007 года в качестве бортинженера корабля «Союз ТМА-10» и командира экипажа МКС по программе 15-й основной экспедиции, вместе с Олегом Котовым и Чарльзом Шимоньи (англ. Charles Simonyi). 9 апреля 2007 года «Союз ТМА-10» состыковался с МКС, и экипаж приступил к выполнению программы работ на станции. Во время полёта совершил три выхода в открытый космос: 30.05.2007 — продолжительностью 5 часов 25 минут. Во время выхода космонавты установили дополнительные противометеоритные панели на российском сегменте МКС и заменили старый высокочастотный кабель на новый. 06.06.2007 — продолжительностью 5 часов 38 минут. Во время выхода космонавты смонтировали на модуле «Пирс» платформу с тремя контейнерами научной аппаратуры и провели работы на модуле «Звезда». 24.07.2007 — продолжительностью 7 часов 41 минута. Во время выхода космонавты успешно провели демонтаж резервуара для аммония. 21 октября 2007 года капсула с экипажем 15-й экспедиции МКС Олегом Котовым и Фёдором Юрчихиным, а также первым космонавтом (ангкасаваном) Малайзии Шейхом Музафаром Шукором приземлилась севернее города Аркалык (Казахстан). Из-за повреждения кабеля соединявшего пульт управления спуском с аппаратурой «Союз ТМА-10» произошёл неуправляемый баллистический спуск спускаемого аппарата. Капсула приземлилась в 70 километрах от запланированного места посадки, космонавты испытали перегрузки до девяти единиц.
Стартовал 16 июня 2010 года в качестве командира космического корабля «Союз ТМА-19» и бортинженера экипажа МКС по программе 24-й и 25-й основной экспедиции вместе с астронавтами НАСА Даглас Уилок и Шеннон Уокер. 18 июня 2010 года «Союз ТМА-19» состыковался с МКС и экипаж приступил к выполнению программы работ на станции. Во время полёта совершил два выхода в открытый космос: 27 июля 2010 года — продолжительностью 6 часов 43 минуты. Во время выхода космонавты Ф. Юрчихин и М. Корниеко произвели замену телевизионной камеры на агрегатном отсеке модуля «Звезда» и последующее выбрасывание старой, прокладку и подключение кабелей системы управления бортовой аппаратурой модуля «Рассвет» к модулю «Звезда», а также кабелей радиотехнической системы «Курс» модуля «Рассвет» к модулю «Заря». 15 ноября 2010 года — продолжительностью 6 часов 27 минут. Во время выхода космонавты Ф. Юрчихин и О. Скрипочка обустроили на служебном модуле «Звезда» универсальное рабочее место для размещения научной аппаратуры российских и европейских экспериментов, а также установили мягкие поручни на модуле «Пирс», отключили и демонтировали телекамеру на модуле МИМ-1 «Рассвет» со стороны активного стыковочного агрегата. 26 ноября 2010 года корабль «Союз ТМА-19» отстыковался от МКС и совершил мягкую посадку на территории Казахстана в 35 км юго-восточнее города Аркалык. Дата посадки была перенесена на 4 дня раньше запланированного срока из-за закрытия воздушного пространства Казахстана, в связи с проведением саммита ОБСЕ.
Продолжительность третьего полета Ф. Юрчихина составила 163 сут 07 ч 10 м 47 с.
Во время третьего полёта Ю. Юрчихин вёл свой блог на сайте Федерального космического агентства, а также был ведущим детской передачи «Пора в космос!» телеканала «Карусель».