Urodzony w Nowym Jorku startował jako dokumentalista, a w 1953 r. rozpoczął współpracę z telewizją. Nominowany 14 razy do nagrody Emmy. W Europie znany jako twórca dramatów kryminalnych, thrillerów i horrorów. Debiutował filmem "Młodzi dzicy" (1959), sławę zdobył mrocznym thrillerem "Mandżurski kandydat" (1962) z Frankiem Sinatrą w roli głównej. Nakręcił też filmy: "Więzień z Alcatraz" z Burtem Lancasterem, "Francuski łącznik II" (1975), "Czwarta wojna" (1990), "Wyspa Doktora Moreau" (1995), "Ronin" (1998) z Robertem de Niro. Ostatni film Frankenheimera - "Droga do wojny", traktuje o wietnamskiej polityce prezydenta Lyndona Johnsona.