В 15 лет он закончил учёбу и начал работать. Его актёрский дебют состоялся в 1991 году в фильме «Тотальная слежка». Первую большую роль актёр сыграл в 1995 году в фильме «Милая Франция», однако картина осталась незамеченной. Популярность Фредерику Дифенталю принесла роль недотёпы-полицейского в фильмах «Такси», а также «Такси 2», «Такси 3» и «Такси 4». Актер был номинирован на премию «Сезар» как лучший молодой актёр.
В 2012 году актер стал лицом рекламной кампании Carte Noire в России. В рекламных роликах Фредерик говорит на русском языке.
В 2002 году Фредерик расстался с французской актрисой Клер Кэм (фр. Claire Keim), с которой они были вместе с 1999 года. В мае 2004 года женился на актрисе Гвендолин Амон (фр. Gwendoline Hamon), внучке известного писателя Жана Ануя («Пассажир без багажа», «Антигона»). В июле 2004 года у них родился сын Габриэль.
