Revelado pela natação em Suzano, sua cidade natal, Felipe França despontou para o cenário nacional defendendo o Esporte Clube Pinheiros a partir da categoria júnior. Em 2007 conseguiu seu primeiro título brasileiro absoluto e no ano seguinte atingiu o índice olímpico dos 100m peito, porém, nos Jogos de Pequim-2008 não conseguiu passar das eliminatórias.
Entre 2009 e 2016 viveu a melhor fase de sua carreira. Em 2009 foi ao pódio pela primeira vez em Campeonatos Mundiais de piscina longa ganhando a medalha de prata nos 50m peito. Meses antes havia batido o recorde mundial da prova no Troféu Maria Lenk no Rio de Janeiro que lhe rendeu inclusive uma placa de homenagem que esta fixada no Parque Aquático Maria Lenk.
Dois anos depois enfim conquistou o sonhado título mundial nos 50m peito em Xangai-2011, mas nos Jogos Olímpicos de Londres mais uma vez não conseguiu chegar a final dos 100m peito, parando nas semifinais. Neste período também acumulou medalhas de ouro nos Jogos Pan-Americanos de Guadalajara-2011 e Toronto-2015 e nos Campeonatos Pan-Pacífico de Irvine-2010 e Gold Coast-2014.
Em 2014 teve o melhor ano da carreira ao conquistar cinco medalhas de ouro no Campeonato Mundial de piscina curta de Doha. Suas vitórias nos 50m e 100m peito, quando bateu dois recordes de campeonato, foram incontestáveis e lhe valeram créditos de ser considerado como um dos melhores nadadores do mundo em piscina de 25 metros. Em Doha foi o nadador mais medalhado de todo o evento.
Após bater na trave duas vezes conseguiu finalmente nadou sua primeira final olímpica nos Jogos do Rio-2016. Após ter batido o recorde sul-americano na semifinal, França piorou um pouco seu tempo na decisão e terminou a prova na sétima colocação. Ainda nadou as eliminatórias do revezamento 4x100m medley, ajudando o Brasil a chegar a final onde foi substituído por João Gomes Jr.
Em 2017 trocou de clube e de treinador e em 2018 tornou-se pai. Ao mesmo tempo perdeu espaço na seleção brasileira devido a grande concorrência, mas continua sendo um dos mais competitivos do país nas provas de 50m e 100m peito. Atualmente busca repetir os bons resultados do passado para tentar chegar a sua quarta Olimpíada em Tóquio-2020.
