Agé de 41 ans, François Gauché est diplômé de l’École Polytechnique, ingénieur des mines.
En 1997, il débute sa carrière en Allemagne, en tant qu’ingénieur à l’Institut Max Planck de météorologie, puis au sein de la société BMW. En 1999, il poursuit son parcours en Grande-Bretagne à la division Train Services du groupe Alstom.
En 2000, François Gauché rejoint l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN), à Strasbourg. Durant quatre ans, il assure la fonction de Chef de division nucléaire en charge du contrôle de la sûreté des centrales de Cattenom et Fessenheim.
En 2004, à Nantes, il intègre le CNRS en tant que responsable du cyclotron Arronax, équipement de niveau international, dédié à la recherche en radiochimie et en médecine nucléaire, et qui s’inscrit comme un des axes majeurs du Cancéropole Grand Ouest.
En 2006, sur nomination des Ministres de l’énergie et de l’enseignement supérieur et de la recherche, il rejoint le CEA en tant que directeur de l’agence Iter France dont le rôle est d’assurer l'interface entre le programme Iter et le « pays hôte » et de gérer les contributions de la France à ce projet. Pendant son mandat, François Gauché conduit dans les budgets et les délais prévus les premiers aménagements du site d’accueil d’Iter, assure l’interface avec les organisations intergouvernementales comme Iter Organization et Fusion for Energy, et coordonne la collecte de la contribution française au projet Iter.