Frédéric Schoendoerffer est le fils du réalisateur Pierre Schoendoerffer. Il débute sa carrière en 1985 comme assistant réalisateur sur la comédie A nous les garçons de Michel Lang, poste qu'il reprendra sept ans plus tard sur Dien Bien Phu, sous la direction de son père Pierre Schoendoerffer. Travaillant sur les téléfilms Le Parasite (1995) et Le bonheur est un mensonge (1997), il revient au cinéma en 1999 en mettant en scène un premier long métrage intitulé Scènes de crimes. Ce polar, interprété par Charles Berling et André Dussollier, révèle un souci du détail et une réalisation proche du documentaire. Fort du succès de ce film nommé au César de la Meilleure première oeuvre, Frédéric Schoendoerffer enchaîne en 2004 avec le récit d'espionnage Agents secrets, emmené par le couple Vincent Cassel / Monica Bellucci.

Trois ans plus tard, il poursuit son étude du milieu criminel avec Truands, vision ultra-réaliste du grand banditisme parisien dans laquelle s'illustrent Benoît Magimel, Philippe Caubère ou encore Béatrice Dalle. En 2010, il réalise un nouveau thriller, Switch, dans lequel l'athlétique Karine Vanasse et Eric Cantona tiennent le haut de l'affiche. Le metteur en scène ne semble pas prêt d'abandonner son genre de prédilection puisqu'il confronte Gérard Lanvin à Niels Arestrup dans l'intense 96 heures qui sort en 2014.