Franziska Buch machte sich mit poetischen Kinder-, Jugend- und Familienfilmen einen Namen und inszenierte 2000/01 mit "Emil und die Detektive" die gelungene aktualisierte Version des auf Erich Kästners Romanvorlage basierenden berühmten Kinderfilmklassikers von 1931. Die unverwüstliche Geschichte des elfjährigen Emil Tischbein ist in den Grundzügen unverändert, spielt aber mit ein paar emanzipatorischen Freiheiten: Anführerin der Straßenbande ist ein Mädchen, und Maria Schrader spielt als Ponys Mutter eine verwitwete Pastorin, in deren Haus Emil Unterkunft erhält. Nach eigener Aussage hat Buch mit dem Film das Versprechen eingelöst, für ihre damals fünfjährige Tochter einen Film zu drehen.
Buch studierte in Rom und Stuttgart Philosophie und Literaturwissenschaften und mit einem Stipendium in München an der Hochschule für Fernsehen und Film. Ihr Kurzfilm "Die Ordnung der Dinge" wurde 1987 in Berlin mit dem europäischen Kurzspielfilmpreis ausgezeichnet. Ihr 1991 entstandenes Spielfilmdebüt "Die ungewisse Lage des Paradieses" schildert auf poetisch-romantische Weise die Alltagskonflikte der achtjährigen Anna, die der Realität ihren Traum vom schönen Paradies entgegensetzt. Ein Streit der Eltern bringt sie an die Nordsee, wo sie in der Pension ihrer Tante einige skurrile Dauergäste kennen lernt. Als freie Autorin und Regisseurin drehte Buch 1994 für den Bayerischen Rundfunk mit "Mein Herz - Niemandem" einen Filmessay über Leben und Werk der Dichterin Else Lasker-Schüler. 1999 entstand der TV-Film "Verschwinde von hier", ein Sozialmelodram um die unreife asoziale Janne (Gruschenka Stevens), die ein Kind in die Welt setzt und dem Jungen einen kleinkriminellen Lebenskünstler als "Vater" präsentiert, zu dem der Junge aufblickt und Selbstbewusstsein gewinnt. 2000 wurde der Film auf dem Max-Ophüls-Festival in Saarbrücken mit dem Max-Ophüls-Preis als bester Film, mit dem Produzentenpreis und dem Deutschen Fernsehpreis für das beste Drehbuch ausgezeichnet.
Nach dem Erfolg von "Emil und die Detektive" übernahm Buch die Regie des zweiten Kinofilms um die Kinderbuch- und Zeichentrickfigur Bibi Blocksberg (der erste war der erfolgreichste deutsche Film 2002). "Bibi Blocksberg und das Geheimnis der blauen Eulen" (2004) schildert die weiteren Abenteuer der zwölfjährigen Bibi (Sidonie von Krosigk), Tochter einer Hexe (Katja Riemann) und eines gestressten Buchhalters (Ulrich Noethen), die als deutsches Pendant zu Harry Potter mit flotten Sprüchen wie "Klar wie Kloßbrühe" antritt.
Buch sieht Familie und Kinder als Leitfaden ihrer Arbeit: "Aus der Perspektive von Kindern zu erzählen ist deswegen interessant, weil Kinder häufig das schwächste Glied von gesellschaftlichen Konstellationen sind. Ihr Blick auf die Umgebung ist daher häufig der genaueste, weil emotional unmittelbare Blick. Insofern sind Kinder ein sehr genauer Spiegel von gesellschaftlichen Verhältnissen."
Franziska Buch ist seit 1996 als Dozentin für Drehbuch an der Filmakademie Ludwigsburg tätig. Seit 2002 leitet sie die Drehbuchabteilung der Filmakademie Baden-Württemberg. 2006 folgte die Regiearbeit "Heimliche Liebe - Der Schüler und die Postbotin". Ein Pubertierender (Kostja Ullmann) aus wohlhabenden Haus verliebt sich im Urlaub in eine ältere Frau (Marie Bäumer), findet sie anschließend in Berlin wieder und vernachlässigt alles andere, um ihr näher zu kommen. 2007 engagierte sie Edgar Selge in der Titelrolle ihres TV-Spielfilms "Angsthasen". Der an Panikattacken leidende Hypochonder überwindet nach der Diagnose Leukämie mit einer dreimonatigen Lebenserwartung alle Ängste und beginnt zu leben. Als Drehbuchautorin arbeitete Franziska Buch am Zweiteiler "Teufelsbraten" von Hermine Huntgeburth mit, der während des Filmfestes in München gezeigt wurde.