Françoise Marie sinh ra vào khoảng năm 1677 tại Château de Maintenon[1], là dinh thự của Madame de Maintenon, người từng là Thị tùng của mẹ bà, Madame de Montespan. Mẹ của bà, tên đầy đủ là Françoise Athénaïs de Rochechouart de Mortemart, xuất thân từ nhà Rochechouart, một trong những gia tộc danh giá và lâu đời nhất nước Pháp. Khi bà sinh ra, Madame de Montespan đang ở đỉnh cao quyền lực khi là tình nhân được sủng ái nhất của Louis XIV của Pháp, và Madame de Maintenon nhận trách nhiệm dạy dỗ những người con của De Montespan. Khi còn nhỏ, bà cùng người em trai, Louis Alexandre de Bourbon, được chăm sóc bởi nhũ mẫu Mmes de Monchevreuil. Bà thường được mang đến Versailles để diện kiến cha mẹ mình.

Ngày 22 tháng 11, năm 1681, vào lúc 4 tuổi rưỡi, Françoise Marie được hợp pháp hóa bởi cha bà Louis XIV và được ban danh hiệu Mademoiselle de Blois, một danh hiệu dành cho các Vương nữ hợp pháp hóa và từng được tạo ra để đặt cho người chị khác mẹ của bà, Marie Anne de Bourbon, Nữ công tước La Vallière, con gái của người tình trước của Louis XIV là Louise de La Vallière.

Tên của mẹ bà, Madame de Montespan, không được đề cập trực tiếp như là mẹ của Françoise Marie, bởi vì Madame de Montespan vẫn còn hôn thú với Hầu tước de Montespan. Vào lúc ấy, Madame de Montespan vướng vào vụ án Affaire des poisons và đang có sự rạn nứt với nhà vua[2]. Trước đó vào năm 1673, hai anh chị em của bà là Louis Auguste và Louise Françoise đã được Vua Louis XIV hợp pháp hóa. Em trai bà, Louis Alexandre, đã được cùng hợp pháp hóa với chị mình và được phong làm Bá tước Toulouse. Bà cùng em trai mình, và một người anh là Louis Auguste, Công tước xứ Maine, đã rất thân thiết và hay qua lại với nhau, song cả 3 chưa bao giờ hòa thuận với người anh cả, Louis, Đại Trữ quân. Mặt khác, bà cũng không hòa thuận với người chị cùng mẹ, Louise Françoise de Bourbon, lẫn người chị khác mẹ Marie Anne de Bourbon, vì cả 3 luôn cạnh tranh nhau về địa vị và nhan sắc.

Theo ghi nhận của Madame de Caylus, Françoise Marie rất giống mẹ mình và thừa hưởng một nhan sắc diễm lệ, dù không được xem là người đẹp nhất như Marie Anne, nhưng Françoise Marie vẫn thường được xưng tụng vì nhan sắc rạng rỡ, bản thân Françoise Marie cũng rất tự hào vì dòng dõi hoàng gia được thừa hưởng từ cha mình. Hầu tước Argenson đánh giá Françoise Marie thừa hưởng tính cách thiên vị và cao ngạo từ cha mình[3].