Formation
Il quitte l'école à quinze ans pour devenir apprenti dans l'hôtellerie, puis dans la coiffure. En accompagnant un ami à un cours de théâtre, il est séduit et décide d'en faire son métier. Il suit alors les cours de théâtre de Dominique Viriot.
Carrière au cinéma
La carrière cinématographique de Frédéric Diefenthal débute en 1990 avec des courts métrages, dont le très remarqué Max le voyou, d'Henri-Paul Korchia, sélectionné à Cannes et à Clermont-Ferrand. Il décroche des petits rôles dans La totale de Claude Zidi (1991), Une histoire d'amour à la con (Korchia, 1995) ou Capitaine Conan (Tavernier, 1996). Dans la comédie dramatique Douce France de Malik Chibane (1995), Frédéric Diefenthal tient un premier rôle et campe un jeune avocat installé en banlieue ; le film reste confidentiel.
C'est avec le film de Gérard Pirès, Taxi (1997), que Diefenthal acquiert la reconnaissance et les faveurs du public : comment ne pas tomber sous le charme du fameux Emilien, flic à Marseille, timide et un peu lâche mais qui va apprendre à se dépasser au contact de son ami Daniel, le chauffeur de taxi ? Le succès public est énorme, et il y aura quatre opus des aventures d'Emilien et Daniel (en 1999, 2001 et 2006, tournés par Gérard Krawczyk).
La comédie devient le genre de prédilection de Frédéric Diefenthal, et il les enchaîne à un rythme soutenu. Dans Jeux de cons (Jean-Michel Verner, 1999), il incarne un jeune persuadé d'avoir écrit le scénario du siècle avec deux copains ; pour affirmer leur volonté, les trois complices prennent un producteur en otage. Diefenthal se glisse à nouveau dans la peau d'un timide complexé dans L'incruste (Corentin Julius, Alexandre Castagnetti, 2003), et il reprend l'uniforme de policier dans Nos amis les flics, de Bob Swain (2003). Dans la comédie romantique Le Souffleur (Guillaume Pixie, 2003), il joue un comédien qui aide son ami le souffleur du théâtre à concrétiser une relation amoureuse. Il retrouve Malik Chibane pour Voisins voisines (2004) et y incarne Paco, tout juste sorti de prison et reconverti en gardien de résidence.
Outre ces comédies, Diefenthal s'essaye aux autres genres, comme le polar, puisqu'on peut le voir (en flic toujours) dans Six-pack (Alain Berberain, 1999) et dans Dédales (René Manzor, 2002). L'acteur fait une incursion dans le registre dramatique en 2000 sous la direction de Raul Ruiz dans l'adaptation du livre de Giono Les Ames fortes, où il joue l'infortuné Firmin.
Autres activités
Frédéric Diefenthal, au début de sa carrière, a fait quelques télés, un clip, de la pub. De 1993 à 2000, il joue dans la série télé Le juge est une femme. A partir de 2003, l'acteur apparaît dans un très grand nombre de téléfilms : presque un par an.
Courts métrages
2001