Cuando acaba la Guerra se exilia en Francia, donde pasa por los campos de refugiados de Vernet y Septfonds, siendo posteriormente capturado por los alemanes, en el norte de Francia y deportado al campo de concentración de Mauthausen, donde llega el 27 de enero de 1941.
En Mauthausen se une al trabajo de Antonio García Alonso, destinado en el Servicio de Identificación del Campo, debido a su oficio de fotógrafo. Y va asumiendo responsabilidades en la tarea de documentación gráfica junto con José Cereceda, a finales de 1943. A partir de 1944, participa en el robo de negativos, desde los círculos de resistencia de los republicanos de Mauthausen, siendo recogidos y custodiados por la austríaca Anna Pointner en su casa particular.
Una vez liberado el campo, el PCE encarga a Boix, la tarea de reagrupar toda la documentación sobre el campo y sus ilustraciones fueron publicadas en varios libros.
Cuando se constituye el Tribunal Internacional de Nuremberg, Boix aporta evidencias con sus fotografías y meses después presenta su documentación gráfica en el Tribunal americano de Dachau. Las fotografías que lograron salvar Boix y sus compañeros fueron determinantes para condenar a altos cargos nazis en los juicios de Nuremberg en 1946. Boix fue el único español que asistió como testigo.
El Partido Comunista le sigue manteniendo en activo, documentando actos políticos hasta su muerte en 1951, causada por las secuelas del internamiento, en el hospital parisino de Rothschild.
La figura de Francesc Boix ha sido objeto de atención en las crónicas Los catalanes en los campos nazis, de Montserrat Roig (1977), Francisco Boix, el fotógrafo de Mauthausen (2002) y el documental Francisco Boix. Un fotógrafo en el infierno (2000), de Llorenç Soler.
En septiembre de 2001, el Ayuntamiento de Barcelona le homenajea con la colocación de una placa en la fachada de su casa natal y la adjudicación de su nombre a la biblioteca del mismo barrio del Poble Sec.
En febrero de 2013 la Comissió de la Dignitat adquirió en subasta, con el apoyo financiero de cerca de medio centenar de particulares, unas 1.400 fotografías y negativos de los años de la Segunda República y la Guerra Civil, de las que se había apropiado un soldado francés en el campo de Argelès.
Después de que la asociación Fotoconnexió de Barcelona hiciera una estudio profundo de las imágenes y de los pies de foto manuscritos, se atribuye su autoría a Francisco Boix y a su padre, Bartolomé. Consideradas de un gran valor documental, fueron cedidas al Arxiu Nacional de Catalunya. Los negativos de Mauthausen, propiedad de la asociación Amical de Mauthausen, están depositados en el Museu d'Història de Catalunya.
El año 2017, resultado de una campaña de la Amical Mauthausen de París, el gobierno francés accedió a trasladar sus restos al cementerio Pere Lachaise, donde son enterradas numerosas personalidades, en reconocimiento a su lucha contra el nazismo, y en junio, en este mismo lugar, se le rinde un homenaje institucional al que asistieron representantes del Ayuntamiento de París, del Amicale Mauthausen, de la Generalitat de Catalunya y del Ayuntamiento de Barcelona. En su lápida puede leerse la siguiente inscripción: «Deportado en 1941 a la edad de veinte años al campo de Mauthausen. Animado por un gran coraje, birló a las SS documentos fotográficos abrumadores para los nazis».
El 5 de marzo de 2019 la Biblioteca del Instituto Cervantes de Orán recibe el nombre de Francesc Boix.
