Родился в семье кузнеца. В семье было 11 детей, которых было сложно прокормить, поэтому в 1932 году семья переехала в Фрунзенскую область Киргизии. В 1933 году отец, Матвей Васильевич по вербовке переехал в Михайловский свинсовхоз Шемонаихинского района Восточно-Казахстанской области.
В 1939 году Фёдор Сафонов окончил семь классов Убинской неполной средней школы Восточно-Казахстанской области и поступил в сельскохозяйственный техникум города Семипалатинска, так как в этом техникуме были свободные места в общежитии. Одновременно занимался в Семипалатинском аэроклубе. Как лучшего выпускника аэроклуба Сафонов был направлен на учёбу в I Чкаловскую школу военных лётчиков (Оренбург)
С 1940 года Сафонов призван в Красную Армию, и начинает учёбу в школе военных лётчиков. Проходит лётную подготовку на различных типах самолётов По-2, УТ-1, [УТ-2], Р-5, СБ. Освоил боевое использование штурмовика Ил-2.
В 1944 году направлен в Куйбышев, где был зачислен в 12-й запасной авиационный полк, в котором получил Ил-2 и был своим ходом отправлен на фронт. С 21 июля 1944 года участвовал в боевых действиях в составе 74-го гвардейского штурмового авиационного полка, 1-й гвардейской дивизии штурмовой авиации,
Принимал участие в освобождении Белоруссии, Литвы, прорыве обороны противника в Восточной Пруссии, а затем и уничтожении Восточно-Прусской группировки противника и штурме Кёнигсберга, принимал участие в штурме Пиллау.
Всего за годы войны Фёдор Сафонов совершил 109 боевых вылетов, участвовал в 7-и воздушных боях. Провёл более 300 часов над территорией противника, был дважды сбит. За время боёв Сафонов уничтожил 11 танков, 2 самоходных орудия, 2 миномётных батареи, до 46-и автомобилей, 2 склада с боеприпасами, склад с горючим, паровоз, до 30-и железнодорожных вагонов, 3 зенитных батареи, 7 батарей орудий и около 300 солдат противника.
Принимал участие в Параде Победы на Красной площади 24 июня 1945 года, был правофланговым третьей шеренги 3-го Белорусского фронта
После окончания войны проходил службу в городе Барановичи. В 1949 году окончил высшую школу штурманов в Краснодаре. После служил в Хабаровске и на Сахалине.
С 1956 года служил в Куйбышеве начальником главного командного пункта корпуса ПВО. С 1961 года в отставке.
Работал на Куйбышевском авиационном заводе инженером и начальником отдела. Избирался депутатом Куйбышевского городского совета народных депутатов.
С 1979 года на пенсии. Занимался воспитательной работой с школьниками, был членом совета самарской школы № 12 и музея истории при ней.
Скончался 11 мая 2008 года.
Именем Фёдора Сафонова названа школа № 12 г. Самара, также один из скверов Самары носит имя Героя.
Именем Сафонова названа улица в Усть-Каменогорске.