A partir de 2004 trabajó inicialmente en talleres vocales de Francesca Ancarola, para quien luego cantó en conciertos como corista y grabó voces en el disco Lonquén (2006). Francisca Santa María comenzó alternadamente a cantar jazz junto al guitarrista Eric Troncoso y el bajista Felipe Castro en clubes capitalinos como El Cachafaz y Thelonious, montó un dúo de bossa nova con con el guitarrista Arturo Rodríguez (de Jirafa Ardiendo) y cantó en discos de Guillermo Eisner (Momentos, 2004) y Daniela Conejero (Ángel de Ciro, 2006). Ese año también se estableció en Barcelona para estudiar jazz en el Taller de Musics, experiencia que la llevó a ingresar de lleno al medio. En ese campo musical, Francisca Santa María ha reconocido su admiración y las influencias directas de voces que van desde Ella Fitzgerald hasta Eliane Elias, pero sobre todo la de una cantante contemporánea a ella como Cécile McLorin Salvant.

A partir de ese paso por España, Santa María comenzó a participar entonces en proyectos y agrupaciones de jazz latinoamericano, hasta que su ruta profesional la dirigió a ciudades asiáticas como Nagoya y Saigón para realizar presentaciones en grandes hoteles junto al pianista estadounidense Tim Brockett. Además de vivir en dos períodos en Australia, en sus regresos a Chile fue cantante del grupo de música afroperuana Cachodecabra, pero ya en 2018 se centró en la preparación del postergado primer disco de canciones escogidas, standards norteamericanos y utilización del bolero como ritmo de en de sus presentaciones. Con el trío formado por Moncho Romero (piano), Maximiliano Flynn (contrabajo) y Jorge Rodríguez Donoso (batería), la cantante estrenó Cerca en el Club de Jazz.

En el contexto de la pandemia y los encierros, Francisca Santa María trabajó en un segundo disco propio, esta vez derechamente próximo al pop y el soul, con canciones originales en coautoría con el guitarrista Felipe Pérez. En Salir (2021) actuaron algunos músicos de la escena jazzística de la Quinta Región, la participación de músicos claves en la escena del jazz de la región de Valparaíso.