По окончании курса учёбы в Гатчинском сиротском институте в 1855 году, учился в Императорской Академии художеств (1855—1859). Был награждён медалями Академии художеств: малая серебряная (1859) за «проект арсенала», большая серебряная медаль (1859) за «проект каменной православной церкви на 2000 человек» и большая серебряная (1860). Выпущенный из Академии со званием классного художника, Харламов в 1863 году получил звание академика за исполнение проекта «анатомического отделения при медико-хирургической академии»[1].
Архитектор Санкт-Петербургского университета (1860-е), Николаевского дворца (1866–1884), хозяйственного управления Синода (1870–1880-е), Петербургского городского кредитного общества (1884–1889), Главного управления почт и телеграфа (1880-е) [2], при дворе великого князя Николая Николаевича и при императорском дворе.
Основные произведения: производственный корпус Российской бумагопрядильной мануфактуры (1882), здание Петровского коммерческого училища (1882—1883), дом А. С. Суворина (1888–1890, совм. с В. Ф. Харламовым), церковь св. Петра Митрополита (1890–1892); возводил доходные дома и перестроил ряд зданий в Петербурге. Строил дачи в Петергофе, Парголове, Осиновой роще, Териоках. Автор проекта здания семинарии в Твери. Работал над интерьерами русских православных храмов в Иерусалиме, возобновил внутреннюю отделку Петропавловского собора в Петербурге[2].
Известные работы Ф. С. Харламова в Санкт-Петербурге и окрестностях[3][4][5]
Церковь святого Петра митрополита Московского[10]. Стачек пр., 208х — Лени Голикова ул., 7х (1890—1892)[23]
Церковь во имя Святого Великомученика Пантелеймона Целителя и Святого Преподобного Александра Константинопольского в Тарховке. Сестрорецк. Тарховский пр., 32 (1905—1906)[24]
↑Волобаева Т.В., Сафонов С. П. Династия архитекторов Харламовых / Сост. В. А. Фролов. — Труды Государственного музея истории Санкт-Петербург. Материалы и исследования.. — СПб.: Государственный музей истории Санкт-Петербурга, 1997. — С. 141-157. — 207 с.
Гинзбург А. М., Кириков Б. М. Архитекторы-строители Санкт-Петербурга середины XIX – начала XX века. Справочник / Под общей редакцией Б. М. Кирикова. — СПб.: Пилигрим, 1996. — С. 314—315. — 400 с. — ISBN 5-900989-01-1.