Tėvai: Juozapas Balčiūnas (1859–1941) ir Salomėja Zukaitė-Balčiūnienė (1861–1948) iš Kalnuočių – žemdirbiai ūkininkai. Augo keturių vaikų šeimoje su trim seserimis. Seserys: Kamilė Balčiūnaitė-Astrauskienė (1899–1980) – žemdirbė ūkininkė, Julija Balčiūnaitė-Bartulienė (1901–1970) ir Rozalija Balčiūnaitė-Ribokienė (1912–2001). Dar viena sesuo Marija Balčiūnaitė (1905–1905) mirė kūdikystėje.

1927 m. baigė Anykščių progimnaziją. 1927 m. buvo įstojęs į Gruzdžių (Šiaulių r.) žemės ūkio mokyklą mokytis veterinarijos, bet dėl šeimyninių aplinkybių ten mokytis nebegalėjo – ištekėjus ir išsikėlus pas vyrą paskutiniajai seseriai, neliko kam tvarkyti šeimos ūkio.

Nuo 1927 m. rudens P. Balčiūnas gyveno tėviškėje Purvynuose ir dirbo šeimos ūkyje. 1931 m. sutartimi nustačius tėvui priklausančio žemės sklypo ribas, kėlėsi į vienkiemį ir nuo to laiko savarankiškai ūkininkavo 52 hektarų ūkyje, 1933–1934 m. moderniai įsirengė šeimos sodybą vienkiemyje.

Už pavyzdingą ūkininkavimą P. Balčiūnas buvo Lietuvos žemės ūkio rūmų premijuotas. Savo sodyboje įveisęs sodą ir uogyną, jis realizuodavo žaliavas Balio Karazijos Anykščių vyno gamyklai. Jis pradėjo auginti cukrinius runkelius, atsiliepdamas į Panevėžio cukraus fabriko kvietimą tiekti žaliavas. Pastatęs 1 tūkst. vietų vištidę, jis laikė veislines vištas. Pasistatęs linaminę, jis teikė paslaugas ir kitiems apylinkės ūkininkams.

1927 m. Anykščių parapijoje vikarui Kaziui Maceliui įkūrus Lietuvos katalikiškojo jaunimo sąjungos "Pavasaris" – pavasarininkų – kuopą, P. Balčiūnas įsitraukė į šios visuomeninės organizacijos veiklą, buvo išrinktas šio kuopos valdybos pirmininku ir 1927–1932 m. ėjo šias pareigas. K. Macelio paskatintas, jis su draugais 1928 m. įkūrė penkias pavasarininkų kuopeles Troškūnų valsčiaus kaimuose. Tapęs aktyviu pavasarininku, 1929 m. jis mokėsi Kaune surengtuose slaptuose politiniuose kursuose, po jų buvo priimtas į neoficialiai veikusią Lietuvos krikščionių demokratų partiją, vėliau tapo Lietuvos šaulių sąjungos nariu.

P. Balčiūnas buvo Dabužių pieno perdirbimo bendrovės narys, jos valdybos narys, dalyvavo steigiant garinę pieninę, organizavo grietinės nugriebimo punktų steigimą. Jis buvo vienas iš Panevėžio viščiukų peryklos, vėliau išaugusios į Staniūnų paukštininkystės ūkį, steigėjų, jos revizijos komisijos pirmininkas.

Po Antrojo pasaulinio karo P. Balčiūnas talkino laisvės gynėjams, savo sodyboje įrengė bunkerį Lietuvos partizanams, juos rėmė, parūpindavo vaistų. 1946 m. sausio 4 d., įtarus pogrindinę veiklą, jis buvo areštuotas, beveik pusę metų tardytas Vilniuje, MGB rūsyje, ir 1946 m. birželio 15 d. Lietuvos geležinkelio karo tribunolo uždarame posėdyje nuteistas 10 metų nelaisvės su tolesniu teisių atėmimu 5 metams ir turto konfiskavimu.

1946–1951 m. P. Balčiūnas buvo kalinamas Nyrobo lageriuose (Permės sr., Rusija), 1951–1952 m. kalėjo Karagandos (Kazachija) lageryje, 1952–1955 m. – Kuzbaso ir Omsko (Sibiras, Rusija) lageriuose.

Tik 1955 m. P. Balčiūnas buvo paleistas iš įkalinimo įstaigos ir su ginkluota apsauga atgabentas iki Krasnojarsko, iš kur nuvyko į tremtį pas ištremtą savo šeimą – žmoną ir tris vaikus, kurie ištremti 1948 m. pavasarį ir gyveno Kedrovyj Loge (Manos r., Krasnojarsko kr., Rusija). Ten P. Balčiūnas pastatė atskirą namą ir ūkio pastatą, kad jo šeima galėtų išsikelti iš tremtinių barako. 1957 m. rudenį jo žmona Emilija, sunkiai sirgdama, padedant dukrai Laimutei, slapčia grįžo į Lietuvą ir netrukus ligoninėje mirė.

1958–1959 m. P. Balčiūnas gyveno Pimijos gyvenvietėje (Manos r., Krasnojarsko kr., Rusija), kur vėl statė naują namą. 1959 m. rugpjūtį jis su sūnumi Juozu, antrąja žmona Ona ir jos vaikais grįžo į Lietuvą, apsistojo Anykščiuose. Tačiau sovietinė valdžia buvusio pažangaus ūkininko ir partizanų rėmėjo P. Balčiūno bei buvusios Žaliosios rinktinės vado Kazio Tylos žmonos O. Tylienės-Balčiūnienės šeimai neleido čia gyventi ir 1959 m. rugsėjį nurodė per tris paras palikti Anykščių kraštą.

1959 m. rudenį apsigyvenęs Kupiškyje, P. Balčiūnas ten liko iki gyvenimo pabaigos.

1959 m. jis dirbo brigadininku Kupiškio mokyklos stadiono statyboje, paskui buvo Kupiškio tarpkolūkinės statybos organizacijos statybininkų brigadininkas. Dirbdamas 1960–1964 m. jis neakivaizdžiai mokėsi Buivydiškių (Vilniaus r.) žemės ūkio technikume ir įgijo agronomo specialybę.

P. Balčiūnas ilgą laiką dirbo Kupiškio rajono Žaidelių kolūkyje bitininku, kur įkūrė ir prižiūrėjo 150 bičių šeimų bityną. 1976–1986 m. jis buvo Lietuvos sodininkų draugijos Kupiškio bitininkystės sekcijos pirmininkas. Bitininkystės klausimais jis rašė straipsnius Kupiškio rajono ir respublikinei spaudai, bendradarbiavo žurnaluose "Mokslas ir gyvenimas" bei "Mūsų sodai".

P. Balčiūnas dalyvavo meno saviveikloje, 1974–1981 m. vaidino "Senovinių kupiškėnų vestuvių" spektakliuose, kur buvo teisėjas, skaitęs piršliui nuosprendį, šio teatro kolektyvo seniūnas. 1984 m. Kupiškyje jis organizavo pirmąją pensininkų vakaronę.

Jis buvo kraštotyrininkas mėgėjas, domėjosi Kupiškio krašto istorine praeitimi, rašė ir publikavo spaudoje straipsnius tokiomis temomis. 1978–1980 m. kaip ekspedicijos skyriaus vadovas jis dalyvavo kompleksinėse kraštotyros ekspedicijose po Lėvens slėnį – būsimų Kupiškio marių dugną, sudarė 20 viensėdžių ir kelių kaimų, vėliau atsidūrusių po vandeniu, topografines schemas.

Lietuvos Atgimimo metais P. Balčiūnas aktyviai įsijungė į Sąjūdžio veiklą, tapo atkurtos Lietuvos krikščionių demokratų partijos nariu, dalyvavo Šaulių sąjungos Kupiškio kuopos veikloje.

1989 m. lapkričio 24 d. P. Balčiūnas buvo visiškai reabilituotas kaip neteisėtai represuotas.

Atgavęs žemės nuosavybę Purvynuose, nuo 1994 m. jis rūpinosi atgaivinti nuleistą ir nusausintą Pasmodų ežerą, sudarė buvusio ežero ir jo aplinkos schemą.

P. Balčiūnas rašė eilėraščius, senatvėje buvo sukaupęs jų ciklą "Vėlyvo rudens poezija", parašė legendą "Kupiškio piliakalnis". Nuo 1998 m. jis buvo Lietuvos kaimo rašytojų sąjungos narys.

Laisvalaikiu bitininkavo, mėgo keliauti.

Vedė 1934 m. gruodžio 26 d., žmona Emilija Šimkūnaitė-Balčiūnienė (1910–1958) iš Puroniškio – žemdirbė ūkininkė. Vaikai: Fausta Balčiūnaitė-Papievienė (g. 1935 m.) – 1948–1958 m. tremtinė medikė, Laimutė Eugenija Balčiūnaitė-Zubienė (g. 1938 m.) – 1948–1957 m. tremtinė, ekonomistė finansininkė, Emilija Balčiūnaitė (g. 1941 m.) – inžinierė-ekonomistė, Vanda Balčiūnaitė-Gervytė-Jakubauskienė (1943–2010) – inžinierė konstruktorė, sportininkė irkluotoja, ir Juozas Balčiūnas (1944–2005) – 1948–1959 m. tremtinys, inžinierius konstruktorius, visuomenininkas.

Likęs našlys, 1958 m. vasario 16 d. tremtyje Sibire vėl vedė, žmona Ona Tylaitė-Tylienė-Balčiūnienė (1916–1980) – 1948–1959 m. tremtinė, visuomenininkė. Augino du žmonos vaikus: Nijolė Tylaitė-Lukoševičienė (1944–2014) – 1948–1959 m. tremtinė, inžinierė technologė, ir Alvydas Kazimieras Tyla (g. 1945 m.) – 1948–1959 m. tremtinys, pedagogas kūno kultūros mokytojas, sportininkas fechtuotojas, fechtavimo sporto meistras.

Likęs našlys, vėl vedė 1982 m. vasario 20 d., žmona Janina Aleknienė-Balčiūnienė (g. 1931 m.).

Mirė 2003 m. sausio 11 d. Kupiškyje. Palaidotas Šimonių (Kupiškio r.) kapinėse prie pirmosios žmonos ir savo vaikų motinos E. Balčiūnienės.

Dukters E. Balčiūnaitės iniciatyva sudarytas ir išleistas albumas "Pranciškus Balčiūnas ir jo šeima : prisiminimus rašo Pranciškaus Balčiūno šeimos nariai" (2012 m.).