Diplômé de l’école nationale supérieure des travaux maritimes (ENSTM), Franck Plomion débute sa carrière à la direction des travaux maritimes (DTM) de Cherbourg, puis à celles de Dakar et Toulon. Il obtient en janvier 2001 un détachement au centre spatial guyanais en tant que chef de département. Il rentre en métropole en 2005 et devient chef de la division maîtrise d’œuvre à la direction régionale du service infrastructure de la défense de Toulon (DRSID) puis chef de la division infrastructure à l’état-major du commandement en chef pour la méditerranée. En septembre 2010, il prend les fonctions de chef de la division PLANS de l’ESID de Toulon et assure le conseil et l’assistance des bénéficiaires, le pilotage des activités de l’établissement en conduisant la prospective, la planification, ainsi que les volets comptable et budgétaire. Il devient, en septembre 2013, chef du bureau infrastructure de la sous chefferie Soutien de l’état-major des armées et met en œuvre le volet infrastructure de la loi de programmation militaire (LPM) 2014-2019. Il conduit les travaux d’arbitrages entre les armées, et fait valoir les besoins infrastructures dans les travaux budgétaires.

En août 2017, il prend le poste de chargé de mission auprès du directeur central du service infrastructure de la défense pour la préparation de la LPM 2019-2025. Il participe à la préparation de la feuille de route pour la transformation du SID, nécessaire à la mise en œuvre de cette LPM ambitieuse. En juin 2018, il devient directeur de l’ESID de Toulon et dirige un établissement de 640 personnes assurant le soutien infrastructure de la base de défense de Toulon : la première base navale militaire d’Europe, une base aéronavale, deux régiments de l’armée de Terre, un pôle école, un hôpital d’instruction des armées et un centre d’essai et de recherche DGA. Il conduit les travaux d’accueil et de soutien Barracuda, et livre la première phase de travaux en 2020 pour l’accueil du « Suffren ». Nommé directeur central du SID le 31 juillet 2021, il est élevé au rang d’ingénieur général hors classe (IGHC).