Фирс Федосович Болонев родился 12 февраля 1935 года в селе Большой Куналей в Тарбагатайском аймаке Бурят-Монгольской АССР, в старообрядческой семье. В 1960 году окончил историко-филологический факультет Бурятского педагогического института имени Д. Банзарова и вскоре начал работать в Бурятском комплексном научно-исследовательском институте, а затем по приглашению академика А.П. Окладникова поступил в аспирантуру Института истории, филологии и философии СО АН СССР в Новосибирске.
В 1974 году успешно защитил кандидатскую диссертацию, посвящённую народному календарю старообрядцев Забайкалья — семейских — второй половины XIX – начала XX веков. На основе архивных и полевых материалов Ф.Ф. Болонев впервые реконструировал дореволюционный народный календарь семейских, восстановил картину аграрных праздников, описал приметы, поверья, обычаи и обряды. Насильно переселённые из Польши и Украины, старообрядцы принесли на новое место жительства в Восточной Сибири старинные традиции и обряды.
Как этнограф, в течение нескольких десятков экспедиций Фирс Болонев посетил почти все семейские сёла, записал рассказы нескольких сотен людей об обрядах, обычаях, сказки, песни, заговоры. Участвовал в сборах этнографических данных в Бурятии, Якутии, на Алтае, в Иркутской и Читинской областях, в результате чего был сформирован большой, отчасти уникальный материал по духовной и материальной культуре русских старожилов Восточной Сибири, а также ряд сведений по этнографии и культуре бурят. В результате был издан ряд научных работ: «Календарные обычаи и обряды семейских» (1975), «Народный календарь семейских Забайкалья (вторая половина XIX – начало XX в.» (1978). В соавторстве с фольклористом, кандидатом филологических наук М.Н. Мельниковым были составлены сборники «Календарно-обрядовая поэзия сибиряков» (1981), «Хороводные и игровые песни Сибири» (1985), «Русский календарно-обрядовый фольклор. Песни. Заговоры» (1997).
В 1994 году вышла в свет монография «Старообрядцы Забайкалья в XVIII–XX вв.», которая по мере накопления автором новых архивных и полевых материалов переиздавалась в Москве в 2004 и в Улан-Удэ в 2009 годах. В ней староверы-семейские изображены в панораме веков. Автор раскрывает их драматическую судьбу в связи с расколом в России в XVII веке, показывает сохранение семейскими хозяйственных, трудовых, культурных и нравственных традиций в Сибири. На основе архивных материалов в 2007 году издал книгу «Ссыльные поляки в Сибири: XVII в., XIX в. Исследования и материалы».
В 1996 году Ф.Ф. Болонев успешно защитил докторскую диссертацию на тему «Духовная культура русских крестьян-старожилов Юго-Восточной Сибири XVIII-XX вв. (Семейские Забайкалья)». Всего у исследователя вышло более двух сотен статей и три десятка книг.
Фирс Федосович выступил руководителем пяти кандидатских диссертаций.
Заслуженный деятель науки Республики Бурятия, Заслуженный деятель науки Российской Федерации, Заслуженный работник культуры Республики Бурятия.