Né le 1er novembre 1969 à Fontainebleau, Frédéric Petitjean écrit sa première pièce de théâtre à 14 ans avant de partir travailler aux États-Unis, où il passe une dizaine d'années entre Silicon Graphics Studios et la société Discreet Logic, en tant que script-doctor et consultant en réécriture pour l'industrie des effets spéciaux, collaborant notamment avec les studios DreamWorks sur le premier Shrek. Revenu en France en 2006, il se consacre essentiellement à l'écriture de scénarios pour le cinéma, signant notamment Madame Irma (2006) et Nos plus belles vacances (2012), ainsi que l'idée originale du film En solitaire (2013) porté par François Cluzet. Après un court métrage comique, Trois fois rien (2015), récompensé du prix du public au festival international du premier court métrage de Pontault-Combault, il passe à la réalisation de longs métrages avec Cold Blood Legacy : la mémoire du sang (2019), thriller franco-ukrainien qu'il écrit et réalise, réunissant Jean Reno et Sarah Lind dans l'histoire d'un tueur à gages retiré au bord d'un lac isolé.
Son premier long métrage en tant que réalisateur s'inscrit dans les codes du thriller d'action américain, avec la volonté assumée de prolonger à l'international la tradition du cinéma de genre français porté auparavant par Luc Besson et EuropaCorp.
Son travail de scénariste et de réalisateur explore la figure du tueur à gages vieillissant en quête de rédemption, ainsi que des récits d'aventure et de survie en milieu hostile, du grand large du Vendée Globe aux forêts isolées du Grand Nord américain.