Fils d'un capitaine du Régiment de Bouillon et de Marie Anna Helffinger, François Pillement naît à Bitche, en Lorraine, le . Il s'engage le dans le Régiment Royal-Deux-Ponts. Promu sous-lieutenant le , il se bat à Mannheim et passe lieutenant le . En , il combat à la bataille de Zurich remporté par Masséna.
Comme capitaine, Pillement prend part à la Bataille de Moesskirch en , puis aux combats de Biberach, Memmingen, Illertissen, Neuburg, Hohenlinden et enfin Salzbourg, en décembre de la même année. Lors de la campagne d'Allemagne et d'Autriche en 1805, Pillement commande une compagnie du 9e régiment d'infanterie royal bavarois (de). Lors de la Quatrième Coalition, il commande une compagnie du 14e régiment d’infanterie royal bavarois (de). Pillement est promu commandant dans ce régiment le .
Pillement participe à la campagne de Prusse et de Pologne. Lors de la Cinquième Coalition, en 1809, le commandant Pillement se distingue près de Nußdorf am Inn. Lors de la Campagne de Russie (1812), son régiment se bat au sein du Xe Corps d'Armée de Macdonald. Promu lieutenant-colonel le , il est affecté au 1er régiment d’infanterie royal bavarois (de). Pillement est promu colonel au 11e régiment d'infanterie royal bavarois (de) lors de la Campagne de France. Il s'illustre de nouveau le , près de Villeneuve-le-Comte. En , il participe encore à la Bataille d'Arcis-sur-Aube.
Après l'abdication de Napoléon Ier, François Pillement est fait chevalier de l'Ordre militaire de Maximilien-Joseph de Bavière et reçoit la croix de l'Ordre de Sainte-Anne. Le , François Pillement est promu Generalmajor, général de brigade, et prend le commandement de la 2e brigade d'infanterie royale bavaroise (de) de la 1re division de l'armée bavaroise. Le , le général Pillement reçoit la croix de l'ordre de Louis Ier de Bavière.
Franz Pillement décéda à Munich le . Son fils Johann von Pillement suivit aussi une brillante carrière militaire, dans l'armée bavaroise.
