Родился в Тимском уезде Курской губернии в семье малороссийского казака.
В 1772 г. тайно бежал из дома к южной границе России, где его охотно приняли на службу в Харьковский гусарский полк.
Числясь с 1 января 1772 г. в полку, Лысенко самостоятельно выучился грамоте и вскоре произведён в капралы, а затем в квартирмейстеры и вахмистры.
В 1788 г. во второй турецкой войне он участвовал во взятии войсками Потемкина городов, Очаков, Аккерман, Бендеры и Килия.
В сражении при Матчине, проявлял в бою неизменную храбрость.
В 1794 г. участвовал в подавлении Польского восстания. Тадеуш Костюшко, возглавлявший польских повстанцев, дал сражение русским войскам у м. Мацеёвиц. Бой закончился полным разгромом поляков. Лысенко, получивший к этому времени, за храбрость, первый офицерский чин корнета, «...дав саблею две раны по голове, взял в плен помянутого польскою Революциею начальника Костюшку».
За поимку Костюшко произведён в чин поручика.
Отправленный с донесением об этом деле в Санкт-Петербург, Лысенко происками недоброжелателей предан суду за то, что ранил польского начальника.
После продолжительных мытарств Лысенко оправдали, но вынужден выйти в отставку.
После отставки поселился в Малороссии и с 1805 г. служил на почтамте.
С началом Отечественной войны 1812 г. Лысенко опять встал в ряды российской армии.
В 1812-1814 гг. участвовал в 31-м сражении.
В 1816 г. окончательно вышел в отставку в чине ротмистра.
Император Александр I пожаловал ему за службу 1000 десятин земли в Самарской губернии. Продав эти земли, Лысенко купил себе дом в г. Тим, Курской губернии, где провёл последние годы своей жизни вместе с женой и дочерью.
Похоронен на городском кладбище близ Знаменской церкви.
К началу XX в. сохранилась надпись на могиле: «Здесь тело отставного ротмистра Федора Ільіча Лысенко, родился 1751 г., февраля 19 дня, жил 81 год, 2 месяца и 11 дней. Въ жизни своей на войне самъ взял Костюшку в пленъ».
Портрет корнета Лысенко украшал стену офицерского собрания 4-го уланского Харьковского полка.
В полковом музее бережно хранилось описание его подвига, маленькая шейная икона-складень, бывшая на груди корнета во время пленения Костюшко, благодарственное письмо от бургомистра немецкого городка, в котором квартировал эскадрон под командованием Лысенко и указ о его отставке от воинской службы.
Все эти экспонаты уничтожены во время Октябрьской революции в 1917.
Ист.:
Русский биографический словарь под ред. А. А. Половцова, М., 1896.
А. Левченко. Легендарного польского повстанца захватил в плен офицер Харьковского полка. Вечерний Харьков от 24 мая 2006