John Frankenheimer se passionne pour le cinéma à partir de 1951, alors qu'il effectue son service militaire dans les forces aériennes des Etats-Unis. Il y réalise plusieurs documentaires. Démobilisé, il devient assistant metteur en scène de télévision pour la CBS à New York. John Frankenheimer dirige alors plus de 125 dramatiques et est considéré comme l'un des fondateurs de l'âge d'or de la télévision américaine.Influencé par la mise en scène télévisuelle, il passe au cinéma et se fait remarquer en 1957 avec le drame Mon père cet étranger. Le Temps du châtiment marque sa première collaboration avec l'acteur Burt Lancaster. John Frankenheimer et lui tourneront quatre autres films ensemble : Le Prisonnier d'Alcatraz (1962), un film profondément humaniste sur l'univers pénitentiaire ; Sept jours en mai (1964) ; Le Train (id.), qui raconte le sauvetage mouvementé de tableaux volés par les nazis à destination de l'Allemagne ; et Les Parachutistes arrivent (1969).Dès lors, un thème récurrent se dégage de l'oeuvre du réalisateur : la transformation de l'homme dans l'adversité. Les très nerveux Un Crime dans la tête (1962) avec Frank Sinatra et Janet Leigh, Sept jours en mai (1964) et L'Opération diabolique (1966) marquent également l'apparition d'un nouveau genre cinématographique baptisé "politique-fiction". Ces deux films ont un retentissement considérable en pleine période de Guerre Froide.Une fois installé en Europe, John Frankenheimer alterne les superproductions spectaculaires (Grand Prix (1966), Les Cavaliers (1970)) et les oeuvres plus intimistes (L'Homme de Kiev (1968) ; Le Pays de la violence (1970)). Rencontrant quelques échecs commerciaux dont le plus cuisant reste Les Parachutistes arrivent, le cinéaste trouve un second souffle dans les années soixante-dix avec des films d'action tels que French Connection 2 (1975), tourné à Marseille, et Black Sunday (1977).Dans les années quatre-vingt et quatre-vingt-dix, John Frankenheimer enchaîne, dans le même registre, des longs métrages de plus ou moins bonne facture : Paiement cash (1986), un film noir violent et virtuose, Dead Bang (1989) avec Don Johnson, L'année de plomb (1991) sur les années de plomb en Italie, L'Ile du docteur Moreau (1996), Ronin (1998) avec Robert De Niro et Jean Reno, et Piège fatal (2000) avec Ben Affleck.Chargé de réaliser Exorcist : Dominion en 2002 (prequel de L'Exorciste avec Liam Neeson), John Frankenheimer préfère abandonner le tournage de ce projet afin de se remettre pleinement d'une première opération aux vertèbres. Il succombe à une attaque cérébrale lors d'une seconde intervention chirurgicale le 6 juillet 2002, à l'âge de 72 ans.