Franz Grundheber wurde in Trier geboren. Nach Abitur und drei Jahren als Offizier auf Zeit bei der Luftwaffe studierte er an der Indiana University in Bloomington/USA Gesang bei Margaret Harshaw.

1966 verpflichtete ihn Rolf Liebermann an die Hamburgische Staatsoper, der er bis heute in einem permanenten Gastvertrag verbunden blieb und die ihn anlässlich seines 40-jährigen Bühnenjubiläums zum Ehrenmitglied ernannte. Er singt im Repertoire der kommenden Saisons Barak, Macbeth, Jago, Scarpia, den Holländer und Simon Boccanegra, mit dem er unter Simone Young einen herausragenden Erfolg hatte. Mit ihr wird er auch 2010 den Gérard in Andrea Chénier singen. In Deutschland wird er in den kommenden Jahren in Dresden als Amonasro, Jago und Macbeth und an der Deutschen Oper Berlin als Holländer und Scarpia sowie als Faninal in Baden-Baden, München und Paris gastieren.

Die Wiener Staatsoper ebenso wie die Staatsoper Hamburg, seit vielen Jahren der Mittelpunkt seiner künstlerischen Arbeit, verliehen ihm den Titel Kammersänger. Wozzeck, Orest, Cardillac, Borromeo, Dr. Schön, Guglielmo Wulf/Le Villi und zuletzt Moses sang er hier seit 1976 in Premieren, dazu das gesamte Repertoire von Rigoletto, Jago, Macbeth, Amonasro, Scarpia, Amfortas, Holländer, Barak, Mandryka und Jochanaan. Die Verträge gehen bis 2010. Auch bei den Salzburger Festspielen sang er Scarpia (unter Herbert von Karajan), Jupiter, Olivier, Orest, Amfortas, Faninal und Sprecher.

In Europa sang er sein Repertoire in Paris vom Palais Garnier, Châtelet bis zur Bastille, in Barcelona (erneut 2010 als Faninal und Schigolch), Madrid (erneut 2009 als Schigolch und 2011 als Moses), Oviedo, Athen, Rom, La Scala (Wozzeck) und Arena di Verona (dort sang er als erster Deutscher in Aida/Amonasro), Florenz und Turin. Dazu kommen Kopenhagen, Helsinki, Savonlinna, Moskau, Brüssel, Amsterdam und London, wo er an der Covent Garden Opera mit großem Erfolg als Barak, Rigoletto und Simon Boccanegra gastierte.

Neben Los Angeles, San Francisco, Chicago Lyric Opera, Houston, Philadelphia sang er unter anderem Wozzeck und Rigoletto (als erster Deutscher) an der Met New York. Für seinen Simon Boccanegra in Santiago de Chile erhielt er den Kritikerpreis 2001 und sang dort im folgenden Jahr noch den Scarpia.

In der Spielzeit 2002/03 war er bei seinem fünften Japan-Gastspiel in Tokio als Amfortas und bei der Tokyo Opera Nomori als Orest sowie beim Saito Kinen Festival 2005 in Arnold Schönbergs Gurreliedern zu hören.

Neben zahlreichen anderen Einspielungen wurde Franz Grundheber vor allem als Alban Bergs Wozzeck in zwei Aufnahmen unter Claudio Abbado und Daniel Barenboim besonders ausgezeichnet (Prix Georges Till). Mit Olivier, Faninal, Mandryka, Jupiter, Barak und zuletzt unter Semyon Bychkov als Orest hat er fast das gesamte Strauss-Repertoire eingespielt.

Im August 2008 wurde seine CD 'Lieder einer Reise' in Salzburg vorgestellt.

Im Konzert- Oratorien- und Liedbereich sang er zahlreiche Konzerte unter Herbert von Karajan, Kurt Masur, Seiji Ozawa, Colin Davis, Giuseppe Sinopoli, Claudio Abbado und Semyon Bychkov, um nur einige zu nennen.

Einspielungen mit Franz Grundheber: