Né en 1981 à Dunkerque, François Lemoine débute l'apprentissage de la clarinette dans sa région natale, puis avec Bruno Martinez et Romain Guyot. Il étudie ensuite auprès de Pascal Moraguès, Jean-François Verdier et Olivier Derbesse au Conservatoire de Paris (CNSMDP).
Ouvert à la fois aux musiques classiques anciennes et contemporaines, il suit également les enseignements de Maurice Bourgue, Eric Hoeprich et Jacques Di Donato. En tant que clarinettiste et clarinettiste basse, il participe aux activités de l'Orchestre français des jeunes, de l'Orchestre de Bretagne, de l'Orchestre de l'Opéra de Rouen, de l'Orchestre de Paris , sous la direction de chefs tels que Jean-François Heisser, Kazushi Ono, Emmanuel Krivine, Kurt Mazur, Pierre Boulez ou Christoph Eschenbach. Il a été clarinette solo de l'Orchestre de chambre de Moscou pour sa tournée nord américaine en automne 2007.
François Lemoine se produit régulièrement en musique de chambre avec différentes formations, notamment au sein de l'Ensemble Initium (Lauréat Fnapec 2006, résident à la Fondation Singer-Polignac) dont il est membre fondateur.
Il poursuit actuellement ses études en cycle de perfectionnement « musicien d’orchestre » au Conservatoire de Paris dans les classes de Jacques Tys et Pascal Moraguès et occupe un poste de clarinettiste à la Musique Principale de l'Armée de l'Air .