Родился в крестьянской семье, окончил 6 классов, работал в колхозе. Служил в Красной Армии в 1927—1929 гг. и с 1939 года. Участник советско-финляндской войны 1939−1940 гг.
 
16 декабря 1939 года во время боев на выборгском направлении в районе деревни Теренттиля комсомолец Федор Харитонов проявил исключительное мужество и мастерство. В ходе отражения контратаки противника точный огонь его орудия создал благоприятные условия для наступления советских стрелковых подразделений. За этот подвиг 7 апреля 1940 года ему было присвоено звание Героя Советского Союза.
 
С сентября 1941 года Федор Харитонов участвовал в Великой Отечественной войне. В годы войны он командовал взводом, батареей, а затем и дивизионом противотанковых орудий. В 1942 году вступил в ВКП (б). После войны окончил курсы усовершенствования офицерского состава. В 1956 году майор Харитонов ушел в запас. Жил в Ленинграде, где и скончался 25 июля 1973 года. Похоронен на Южном кладбище Санкт-Петербурга