Frédéric Fonteyne est né en 1968 à Bruxelles. Passionné de littérature, de dessin et de peinture, il entreprend des études de réalisation à l’IAD en Belgique. Frédéric Fonteyne réalise plusieurs courts-métrages primés dans de nombreux festivals : « Bon anniversaire Sergent Bob » (1988), « Les Vloems » (1989), « La Modestie » (1991) et « Bob le déplorable » (1993).

Son premier long-métrage « Max et Bobo » (1997) réunit Jan Hammenecker et Alfredo Pea, et obtient entre autres le Grand Prix du Festival de Mannheim-Heidelberg. Son deuxième long-métrage « Une liaison pornographique » (1999) avec Nathalie Baye et Sergi Lopez est projeté à la Mostra de Venise où Nathalie Baye obtient le prix d’interprétation féminine. Pour son troisième film, il adapte le roman de Madeleine Bourdouxhe, « La femme de Gilles » (2004) avec Emmanuelle Devos, Clovis Cornillac et Laura Smet, également projeté à la Mostra de Venise où il obtient le Prix art et essai.

Son quatrième long-métrage « Tango Libre » réunit François Damiens, Sergi Lopez, Jan Hammenecker et Anne Paulicevich.
« Tango Libre » est également sélectionné à la Mostra de Venise 2012 et y reçoit le Prix spécial du jury Orizzonti. Quelques mois plus tard, le film remporte le Grand Prix du Festival de Varsovie. En 2020, Frédéric Fonteyne coréalise « Filles de joie » avec Anne Paulicevich, avec Sara Forestier, Noémie Lvovsky et Annabelle Lengronne. Le film a été choisi pour représenter la Belgique aux Oscars.

Il dirige également régulièrement des laboratoires d’acteur.rice.s et de réalisateur.rice.s dans des écoles de cinéma et de théâtre en Belgique, en France et en Suisse.