Родился 31 мая 1950 г. в г. Абвиль (департамент Сомма). Выпускник парижского института политических исследований, в 22 года он начал юридическую практику в городе Камбре.Виллен рано пришёл в политику — уже в 1977 году он стал членом муниципального совета Камбре.
В 1983 году стал вице-мэром, а в 1992 году возглавил городскую администрацию, и с тех пор неоднократно переизбирался на эту должность.
В 1982 году был избран в Генеральный совет департамента Нор от кантона Камбре-Вест и занимал этот пост до 2002 года; в 1992—1998 гг., когда правые имели большинство в совете, занимал пост вице-президента Генерального совета.
В 2002 году Франсуа-Ксавье Виллен впервые победил на выборах депутата Национального собрания по 18-му избирательному округу, после чего ещё дважды — в 2007 и 2012 годах — переизбирался депутатом Национального собрания.