Tras cursar inicialmente estudios de medicina en la Universidad de Concepción, en 1959 ingresó a la Escuela de Bellas Artes de la Universidad de Chile, donde fue alumno de José Balmes; con posterioridad, tomó algunos cursos en la Escuela de Arte de la Pontificia Universidad Católica de Chile, donde tuvo como profesor a Mario Carreño. En 1980, se trasladó a Florencia para realizar estudios de postgrado en la Universidad Internacional de Arte y más adelante, cursó un perfeccionamiento en la Universidad de Maryland en Estados Unidos, al igual que fue becario en Francia e Inglaterra.
Desde 1964, desarrolló una propuesta artística experimental caracterizada por collages, objetos e instalaciones, que buscó establecer un “bajo continuo” entre el discurso político y el artístico, junto con una crítica al concepto tradicional del arte y a la sociedad de consumo, marcada por la obsolescencia programada y la efímera vida de los objetos cotidianos desechados.
En estos trabajos que el artista llamó “pegoteados”, puso en práctica la idea de que “es más fácil crear la comunicación a través de un objeto corriente que se introduce en la tela, que a través de la pincelada”, a fin de modificar las relaciones entre el observador y estos objetos, así como su significado de acuerdo a un nuevo contexto. Ejemplo de ello fueron tres obras del año 1965: Los alimentos, collage basado en gráfica publicitaria, tipografía, retratos y fotografías de productos; No se confíe, obra considerada de transición entre la composición pictórica y el arte objetual; y Siempre gana público, en que combinó el gesto pictórico, el collage y el uso de objetos útiles sacados de contexto.
Francisco Brugnoli es destacado por historiadores y críticos de arte como uno de los precursores del arte objetual en el país, mientras que su obra ha sido expuesta en los principales museos y centros de arte de Santiago. A nivel internacional, su trabajo se ha presentado en ciudades como Berlín, Nueva York, Madrid, México y Buenos Aires, entre otras.
En la Universidad de Chile, su larga trayectoria académica lo tuvo como Vicerrector de Extensión y profesor de la Facultad de Bellas Artes (1966-1973); profesor de la Facultad de Artes (1992-2023); Vicedecano de la Facultad de Artes (1994-1998); y Director del Museo de Arte Contemporáneo (1998-2021).
Asimismo, destacó su labor como profesor en la Sede Valparaíso de la Universidad de Chile, Facultad de Arte y Tecnología, en tiempos de la Reforma Universitaria, mientras que el retorno a la democracia lo tuvo como profesor de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo en la década de 1990, mismo período en que se desempeñó en los programas de Magíster de la Facultad de Artes, como las menciones de Artes Visuales e Historia y Teoría del Arte cuyas clases solía realizar en la FAU.
Igualmente, Brugnoli formó parte de: la Comisión de Publicaciones y del comité editorial de los Anales de la Universidad de Chile (1993-2002); la Comisión Normativa Transitoria de la Universidad de Chile, presidiendo la sub-comisión Proyecto de Estatutos (1999-2001); y la Comisión Especial del Senado Universitario (2004-2006).
En otras instituciones educacionales, fue fundador y director de la Carrera de Bellas Artes de la Universidad ARCIS hasta 1983 y profesor de la misma casa de estudios hasta 1992, además de impartir docencia en la Pontificia Universidad Católica de Chile y en la Universidad Central.
Entre los numerosos reconocimientos que obtuvo, destacan los siguientes: condecoración del Gobierno de Italia por su contribución a la cultura nacional, 2012; premio Corporación de Amigos del Arte, 2007; premio Fundación Futuro, 2007; premio Unión Latina, 2005; medalla Valentín Letelier Universidad de Chile, 2005; medalla Mejor Docente Universidad de Chile, 2004.
Del mismo modo, recibió numerosas invitaciones internacionales, como: Universidad de Valencia, Generalitat de Valencia; invitado oficial de los gobiernos de Francia y Alemania; British Council; invitado oficial de la University of Central England in Birmingham y la Universidad de Sao Paulo, entre otras; invitado al Encuentro Paris/Berlin/Madrid, que desde el año 2006 reúne a los directores de museos y programadores culturales.