Franz Kain wurde am 10. Jänner 1922 in Goisern als Sohn eines Bauarbeiters geboren. Er besuchte die Volks- und Hauptschule im örtlichen „Stephaneum“. Bereits mit 14 Jahren wurde er 1936 wegen Verteilung illegaler Flugblätter vom austrofaschistischen Regime verhaftet und zu drei Wochen Arreststrafe verurteilt. Nach einer abgebrochenen Zimmermannslehre arbeitete er als Holzknecht.

Nach dem „Anschluß“ Österreichs an Nazideutschland wurde er 1941 neuerlich verhaftet. Nach Gefängnisaufenthalten in Linz, Wels, Prag, Berlin, Nürnberg, München und Salzburg wurde er 1942 wegen Vorbereitung zum Hochverrat durch das Bestreben „die Ostmark vom Reiche loszureißen“ zu drei Jahren Zuchthaus und Ehrverlust verurteilt und zur Strafdivision 999 eingezogen.

Nach Ausbildung und Einsätzen am Heuberg (Deutschland), Belgien, Südfrankreich und Nordafrika geriet er 1943 in Tunesien in US-Gefangenschaft. Nach Aufenthalten in Lagern in Alabama, Mississippi, Massachusetts, New Hamsphire, Maine und Virginia wurde er 1946 entlassen.

Nach seiner Rückkehr nach Österreich begann Kain 1946 seine Tätigkeit als Journalist bei der „Neuen Zeit“, 1953 bis 1956 war er als Korrespondent der „Volksstimme“ in der DDR-Hauptstadt Berlin tätig und knüpfte dort enge Kontakte mit Bert Brecht, Johannes R. Becher, Anna Seghers, Arnold Zweig und Peter Huchel. Anschließend war Kain bis zur Pensionierung 1982 Chefredakteur der „Neuen Zeit“.

Das literarische Schaffen Kains – von seinem Verleger Richard Pils als „unbeirrt Radikaler mit Holzknecht-Tradition“ charakterisiert – begann in der Zeit seiner politischen Haft und in der Kriegsgefangenschaft. In der Folge wurde er als Schriftsteller mit zahlreichen Werken bekannt: „Dann kam die Lawine“ (1954), „Romeo und Julia an der Bernauerstraße“ (1955), „Die Lawine“ (1959), „Der Föhn bricht ein“ (1962), „Die Donau fließt vorbei“ (1969), „Der Weg zum Ödensee“ (1973), „Das Ende der ewigen Ruh“ (1978), „Das Schützenmahl“ (1986) erschienen im Aufbau-Verlag Berlin-Weimar.

Ab 1989 wurde sein literarisches Werk vom Verleger Richard Pils betreut, in der Bibliothek der Provinz erschienen „Im Brennesseldickicht“ und „Der Schnee war warm und sanft“ (1989), „Auf dem Taubenmarkt“ (1991), „In Grodek kam der Abendstern“ (1993) sowie Neuauflagen aller früheren Werke.

1957 erhielt Kain den Preis des Kulturministeriums der DDR, 1963 den Kunstförderungspreis der Stadt Linz und 1966 den Theodor-Körner-Förderungspreis und 1988 mit dem Förderungspreis der Stadt Linz. Erst spät wurde vom offiziellen Oberösterreich sein Wirken anerkannt: 1989 wurde Kain mit dem Literaturpreis des Landes Oberösterreich und 1994 mit dem Adalbert-Stifter-Preis ausgezeichnet.

Nach jahrzehntelangem Boykott durch die österreichische Verlagslandschaft wurde 1996 die Neuauflage von „Der Weg zum Ödensee“ zum „Buch des Jahres“ gekürt. Der Schriftsteller Erich Hackl zählt Kain zu jenen linken Autoren, die „Heimatliebe, Patriotismus, regionale Identität nicht der Rechten überlassen haben.“

Franz Kain gehörte der KPÖ seit 1936 an. Er war in wichtigen Funktionen der KPÖ im Bezirk Linz tätig, gehörte von 1948 bis 1990 der Landesleitung und von 1969 bis 1983 gehörte er dem Zentralkomitee der KPÖ an. Als Gemeinderat der KPÖ in Linz von 1977 bis 1979 und nach der Wiederholungswahl aufgrund einer Wahlanfechtung der KPÖ von 1980 bis 1986 hinterließ er wichtige Spuren in der Linzer Kommunalpolitik und erwies sich in dieser Zeit als antifaschistisches und soziales Gewissen des Stadtparlaments.

Von 1949 bis zu seinem Tod war Kain Landesobmann der Österreichisch-Sowjetischen Gesellschaft. Seit Kriegsende als Widerstandskämpfer im KZ-Verband tätig war Kain von 1988 bis 1997 dessen Landesobmann. Von 1949 bis 1983 gehörte Kain auch dem Landesvorstand der Sektion Journalisten der Gewerkschaft Kunst-Medien-Freie Berufe an.

Für seine Verdienste wurde Franz Kain 1979 mit dem Berufstitel Professor, mit der Medaille für die Befreiung Österreichs vom Faschismus, 1985 mit dem Silbernen Ehrenzeichen für Verdienste um die Republik Österreich, der Leninmedaille der UdSSR, der Medaille für Völkerfreundschaft der DDR und anderen Ehrungen ausgezeichnet.

Seit 1961 war Kain mit Margit, geb. Gröblinger verheiratet. Der Ehe entstammen zwei Kinder, Eugenie (geb. 1960) und Franz (geb. 1964). Franz Kain starb nach einem längeren Krebsleiden am 27. Oktober 1997 in Linz. Nach ihm wurden der Franz-Kain-Weg in Linz-Urfahr und der Franz-Kain-Weg in Bad Goisern benannt.