Ilustrador de revistas como España, La Esfera, Alfar o Grecia, en 1921 recibe una beca de tres años que le permite estudiar arte en Alemania, Francia, Bélgica y otros países. En Alemania colabora con la revista Simplicissimus y conoce de primera mano el expresionismo centroeuropeo.

En 1927 hace un nuevo viaje: expone en la galería parisina Tempo y conoce en Bruselas a Ensor, De Smet y Permeke. Regresa a España en 1930, participa en el II Salón de Independientes y colabora en los periódicos El Socialista y La Tierra. En 1931 es uno de los firmantes del Manifiesto de la Agrupación Gremial de Artistas Plásticos y funda La Conquista del Estado. Artista comprometido con las filas socialistas, durante la guerra civil española se encarga de tareas de propaganda para la República.

Francisco Mateos participa en el Pabellón de España en la Exposición Internacional  de París en 1937 y, en plena guerra civil, expone junto a Díaz-Yepes en los locales de de la Alianza de Intelectuales Antifascistas. Tras el exilio vuelve a la escena con exposiciones en el museo de Arte Moderno (1948) y en las Galerías Layetanas (1950).

En muchas de las obras de Mateos recoge un espectáculo humano que recuerda no  sólo efectos teatrales sino una interpretación muy personal de la vida cotidiana. El mundo de lo comprometido, la deformación de los cuerpos y los rostros alienados se transforman para Mateos en todo un manifiesto sarcástico de España. En casi toda su obra se advierte un contenido expresionista, una paleta “áspera”, el mundo de la tragedia, lo satírico y esperpéntico de la vida.