Mae'r golled yn golygu bod Cymru yn gorffen yn bedwerydd gyda Lloegr yn ennill y Bencampwriaeth er colli o 24-8 yn Iwerddon.
Croesodd Lionel Nallet am ddau gais yn y naill hanner i'r tîm cartref gyda Vincent Clerc hefyd yn sgorio a Morgan Parra yn cyfrannu 13 o bwyntiau.
James Hook sgoriodd holl bwyntiau Cymru gyda'i droed ond fe oedd ar fai am ail gais Ffrainc ac fe dreuliodd y maswr gyfnod yn y gell gosb.
Wedi i'r Saeson golli yn Nulyn, roedd Cymru yn gwybod y byddai buddugoliaeth o 27 pwynt yn ddigon i gipio'r Bencampwriaeth.
Roedd dau newid i dîm Cymru oedd wedi trechu Iwerddon gydag anafiadau i Craig Mitchell a Shane Williams yn gweld Adam Jones a George North yn dychwelyd.
Yn dilyn eu colled yn erbyn yr Eidal yn Rhufain roedd yr hyfforddwr Marc Lievremont wedi gwneud pum newid i dîm Ffrainc.
Fe ddechreuodd yr ymwelwyr ar dân yn ystod y funud agoriadol ac fe ddyfarnwyd cic cosb o'u plaid.
Sicrhaodd cic hyderus James Hook o'r ystlys dde pwyntiau cyntaf y noson i'r ymwelwyr.
Ond yn y munudau i ddilyn roedd Ffrainc i brofi amddiffyn Cymru ac fe ddaeth eu llinell cais o dan warchae cyn ildio cic gosb.
Morgan Parra gamodd i gymryd y gic ac fe lwyddodd gyda'i gynnig i unioni'r sgôr wedi chwe munud o chwarae.
Methodd Hook gyfle i adfer mantais Cymru chwe munud yn ddiweddarach gyda'i gic gosb o 25 llath yn methu'r targed.
Gorfodwyd newid ar Gymru wedi 15 munud gyda Sam Warburton yn gadael y maes gydag anaf i'w ben-glin a Jonathan Thomas yn dod ymlaen yn ei le.
Roedd Ffrainc i fynd ar y blaen am y tro cyntaf wedi 26 munud gyda Parra yn llwyddiannus gyda'i ail gic gosb a hynny wedi i Ryan Jones droseddu yn y ryc.
Fe ddaeth Leigh Halfpenny yn agos at rediad clir am y llinell gais ond fe lwyddodd y maswr Francois Trinh-Duc i'w rwystro.
Wedi'r ddihangfa honno fe fethodd y Ffrancwyr i ymestyn eu mantais wedi cic aflwyddiannus gyntaf Parra o'r gêm.
Ond roedd y tîm cartref i fanteisio ar amddiffyn blêr gan Gymru dau funud wedi hynny wrth iddynt groesi am y cais agoriadol.
Roedd Cymru yn araf yn ardal y dacl ac fe fanteisiodd Lionel Nallet cyn carlamu tuag at y llinell gais.
Er y cafodd ei daclo fodfeddi o'r llinell fe gadarnhaodd y dyfarnwr fideo bod Nallet wedi tirio'n llwyddiannus am y cais.
Ni lwyddodd Parra i drosi'r cais ond roedd gan y Ffrancwyr fantais o wyth pwynt wrth fynd mewn am yr egwyl.
Cafodd Cymru ddechrau addawol i'r ail hanner ac roeddynt wedi lleihau mantais Ffrainc wrth i Hook lwyddo gyda gôl gosb.
Ond camgymeriad gan Hook munud yn ddiweddarach dyma'n arwain at ail gais y Ffrancwyr ac ail gais Nallet o'r noson.
Cafodd cic isel gan Hook ei tharo lawr gan Julien Pierre, dyma'n rhyddhau Nallet oroesodd dwy dacl cyn cwblhau'r dasg rhwydd o groesi am y cais.
Roedd Hook fodd bynnag i daro'n ôl wedi'r siom o ildio cais wrth iddo ychwanegu tri phwynt arall at gyfanswm Cymru.
Roedd Adam Jones, yn chwarae ei gêm gyntaf yn y gystadleuaeth eleni, i adael y maes wedi 52 munud gyda John Yapp ymlaen yn ei le.
O ran y Ffrancwyr fe fethodd y canolwr Damien Traille gyda chic adlam fyddai wedi ymestyn eu mantais.
Ac fe aeth pethau o ddrwg i waeth i Hook wedi 57 munud pan dderbyniodd y cerdyn melyn gyda'r dyfarnwr Craig Joubert o'r farn ei fod wedi taclo'n beryglus.
Gyda Chymru lawr i 14eg dyn fe fanteisiodd Ffrainc wrth groesi am eu trydydd cais o'r noson.
Cafodd cic fedrus Trinh-Duc ei chasglu gan Vincent Clerc, dyma'n croesi yn ddiwrthwynebiad.
Gyda Parra yn trosi'r cais yn llwyddiannus roedd hi'n edrych yn dywyll ar obeithion Cymru gydag ugain munud yn weddill.
Ond doedd Cymru ddim am roi'r ffidil yn y to ac fe dorrodd Jamie Roberts yn wych drwy'r dacl ond i'r Ffrancwyr ailymgynnull gan amddiffyn eu llinell cais yn gadarn.
Ac fe gafwyd gwrthymosodiad gwych gan yr asgellwr George North o'i linell bum metr ei hun cyn iddo gyrraedd y llinell hanner a dadlwytho i Alun Wyn Jones.
Nid oedd Hook i ddychwelyd i'r maes wedi i'w ddeg munud yn y gell gosb ddirwyn i ben gyda Stephen Jones yn cymryd ei le i ennill cap rhif 99 dros ei wlad.
Roedd Jones yn un o sawl newid i Gymru gyda Dwayne Peel, Richard Hibbard a Rob McCusker yn dod ymlaen i'r maes.
Croesodd Clerc y llinell gais wedi rhediad lawr yr asgell ond sylwodd y dyfarnwr fideo bod troed yr asgellwr wedi croesi'r ystlys.
Wedi dechrau'r dydd yn ail yn y tabl, a siawns o gipio'r Bencampwriaeth wedi colled Lloegr, roedd Cymru i orffen y noson a'r gystadleuaeth yn bedwerydd.
Ffrainc: Maxime Medard; Vincent Clerc, David Marty, Damien Traille, Alexis Palisson, Francois Trinh-Duc, Morgan Parra; Thomas Domingo, William Servat, Nicolas Mas, Julien Pierre, Lionel Nallet, Thierry Dusautoir (capt), Julien Bonnaire, Imanol Harinordoquy.
Eilyddion: Guilhem Guirado, Luc Ducalcon, Pascal Pape, Alexandre Lapandry, Julien Tomas, Fabrice Estebanez, Yoann Huget.
Cymru: Lee Byrne; Leigh Halfpenny, Jamie Roberts, Jonathan Davies, George North; James Hook, Mike Phillips; Paul James, Matthew Rees (capt), Adam Jones, Bradley Davies, Alun Wyn Jones, Dan Lydiate, Sam Warburton, Ryan Jones.
Eilyddion: Richard Hibbard, John Yapp, Jonathan Thomas, Rob McCusker, Dwayne Peel, Stephen Jones, Morgan Stoddart.
Dyfarnwr: Craig Joubert (De Affrica)
