En 1720, le Régent Philippe d'Orléans l'envoie à Marseille, où sévit une grave épidémie de peste. Il y fait preuve de courage et de dévouement. Secondé par son cousin Antoine Deidier et Jean Verny, il prodigue aux habitants soins et consolations. La conduite des médecins n’est pourtant pas exempte de reproches : réfutant toute idée de contagion, ils négligent d'utiles précautions. Au bout d'un an, François Chicoyneau regagne Montpellier, où on l'accueille avec enthousiasme.