1629年，弗朗斯·沃特尔斯进风景画家彼得·凡·阿冯特的画室当学生，他同这位画家一直合作到1634年他父亲去世。那一年他中止了和他师父签订的合同，进入了著名的鲁本斯画室。同年，他成为安特卫普画家同业公会的自由画师。
 

1635年，在鲁本斯的领导下，参与了为奥地利的红衣主教费迪南德进城仪式而装饰安特卫普市的工作。1636年，弗朗斯·沃特尔斯在维也纳费迪南德二世的宫中，从那里，他由皇帝的一位使节陪同，出发去伦敦。翌年，他成为威尔士王子，即未来的査尔斯二世的画师。

在英国，沃特尔斯大概有机会遇见了他的同胞凡·代克。他于1641年回到安特卫普，再次跟凡·阿冯特合作，同时也直接在艺术市场上露面。1644年，他和安特卫普市财务总管的女儿玛丽娅·东克结婚，这场婚姻为他带来了一笔相当可观的财产。1648年，他成为圣路加同业公会的会长。
 

弗朗斯·沃特尔斯因意外中枪而死。他将宗教和神话内容放置在宽幅和装饰性的风景画内，一般不标日期，这使人难以研究他的发展过程。在大多数情况下，沃特尔斯自己去适应跟他一起工作或在他周围工作的大师们的风格。
 

起初，弗朗斯·沃特尔斯受彼得·阿冯特的影响（《神圣家族》，维也纳，K.M.）。在英国小住期间及之后，他接近凡·代克的风格（《爱情之舞》，汉普顿宫）。他回到安特卫普后，从鲁本斯的有人物、情节的画和风景画中吸取灵感（《狄安娜和卡利斯托》，克雷姆泽，大主教城堡）。
 

从1650年起，直至沃特尔斯去世，他的表达手法变得平滑、更加仔细。他这一时期的用色令人想起阿德里安·凡·德尔·韦尔夫的作品（《维纳斯和阿多尼斯》，哥本哈根，S.M.f.K.）。在有些画中，沃特尔斯直接受到16世纪意大利绘画的影响（《劫持欧罗巴》，哥达博物馆）。他的作品经常和盖拉尔德·塞格赫尔斯的作品混淆，尽管它们之间在风格和技巧上有很大的不同。