Начал службу в 1775 г. в лейб-гвардии Преображенском полку капралом. Под командованием А.В. Суворова участвовал в штурме Очакова во время русско-турецкой войны 1787-1791 гг. Взлетом карьеры Ф.В. Ростопчин обязан императору Павлу I, осыпавшему своего любимца орденами, чинами и высокими назначениями.

В феврале 1801 г. попал в опалу и надолго отошел от государственных дел. В 1810 г. возвращается на государственную службу и в мае 1812 г. вместе с должностью главнокомандующего получил звание генерала от инфантерии.

Ироничный, остроумный, наделенный даром писательского воображения, новый представитель административной власти быстро завоевал расположение московского общества. Его перу принадлежат путевые заметки Путешествие в Пруссию , мемуары Правда о московских пожарах , повесть Ох, французы . Литературный мир Европы по достоинству оценил его автобиографическую прозу Мои записки, написанные в десять минут, или я сам без прикрас . В период московского правления эпистолярный дар Ф.Р. Ростопчина обрел оригинальную форму Дружеских посланий главнокомандующего в Москве к жителям ее , так называемых афиш, которые, как и театральные, разносились по домам москвичей. В июле - августе 1812 г. они выходили почти ежедневно. В них Ф.В. Ростопчин стремился ослабить тревогу и страх перед наполеоновской армией, сознательно преувеличивая известия о победах русских войск и гротескно высмеивая французов.

Главнокомандующему приходилось решать непростые проблемы обеспечения населения и солдат продовольствием, сохранения порядка в городе. В августе 1812 г. в домах москвичей была организована выпечка хлеба и сухарей, а наблюдение за раздачей муки, взаимообразно полученной из лавок и лабазов, сбор готовой продукции осуществляла по предписанию Ф.В. Ростопчина Городская дума. 31 августа граф дал распоряжение о закрытии питейных домов и запрещении продажи вин. В соответствии с указом Александра I главнокомандующий организовал своевременный вывоз из Москвы государственного имущества, сокровищ Оружейной палаты, Патриаршей ризницы, Троицкого и Воскресенского монастырей. В намеченные сроки из столицы были эвакуированы Сенат, военная коллегия, архив Министерства иностранных дел. Раненые, прибывшие в Москву, начиная с 9 августа, размещались в Головинском дворце.

Ф.В. Ростопчин был начальником ополчения смежных с Московской губерний. Он послужил прототипом главнокомандующего в романе Л.Н. Толстого Война и мир .

2 сентября Ф.В. Ростопчин оставил Москву и во время пребывания в ней французов находился во Владимире. 10 октября наполеоновские войска покинули город; 11 числа в него вступили казаки, вслед за которыми вернулся и главнокомандующий.

К концу декабря 1812 г. была восстановлена работа всех присутственных мест. Кроме того, велось следствие по делу об изменщиках, служивших в созданном французами московском муниципалитете . Благодаря стараниям Ф.В. Ростопчина, в составе Приказа общественного призрения было создано отделение для оказания помощи нуждающимся и бесприютному населению.

Главнокомандующий приложил немало сил и добился учреждения в 1813 г. Комиссии для строений в Москве, занимавшейся воссозданием архитектурного и градостроительного облика древней столицы. Быстрыми темпами шло восстановление жилой застройки. На 1 января 1814 г. было вновь построено и отремонтировано после пожара 4 806 каменных и деревянных домов, что составило более половины существующих на 1 июня 1812 г. Возобновились занятия в Московском университете, проходившие в наемных помещениях, так как сгоревшее здание было отстроено только в 1817-1819 гг.

В июне 1814 г. Ф.В. Ростопчин устроил пышные празднества в честь вступления в Париж союзных войск и заключения мира. 25 июня в столицу прибыл Александр I. Главнокомандующего он принял довольно холодно и 30 августа уволил со службы с назначением членом Государственного совета.

Похоронен в Москве на Пятницком кладбище.