Эрнест Фредерик Макинтайр Бикел родился в городе Расин в Висконсине; сын Коры Браун Марчер и Джона Ф. Бикела. Учился в начальной школе Уинслоу, Рэйсинской старшей школе и Висконсин-Мэдисонском университете. После окончания университета начал работать служащим банка, однако вскоре решительно пересмотрел свои жизненные установки (поводом к этому послужила срочная операция по удалению аппендицита) и в 1921 году стал сниматься в кино в ролях второго плана, но затем перебрался на театральную сцену, вскоре дебютировав на Бродвее.
В 1924 году по настоянию своего приятеля режиссёра Джона Кромвелла взял себе сценический псевдоним «Фредрик Марч» (сокращённый вариант фамилии матери — Марчер). После кратковременного брака с актрисой Эллис Бейкер в 1927 году женился повторно — на актрисе Флоренс Элдридж, с которой не расставался до конца своих дней. После успешной роли в пьесе «Королевская семья», где сатирически изображалось семейство Бэрриморов, Марч попал в поле зрения агентов студии «Парамаунт» и подписал с ней в конце 1928 года пятилетний контракт.
Марч был впервые номинирован на премию «Оскар» в 1930 году за роль в фильме «Королевская семья Бродвея», а в 1932 году получил эту премию за двойную главную роль в фильме «Доктор Джекилл и мистер Хайд». После этого Марч снимается в целой череде фильмов, поставленных по успешным пьесам и литературным произведениям и признанных классикой Голливуда 1930-х годов — «Серенада трёх сердец» (1933), «Смерть берёт выходной» (1934), «Отверженные» (1935), «Энтони Несчастный» (1936) и «Звезда родилась» (1937).
Марч был одним из тех актёров, которые отказывались подписывать со студиями выгодные, но кабальные долговременные договоры и оставляли за собой право выбирать роли и избегать самоповторов. В 1937 году он возвращается на Бродвей, однако крупный театральный успех приходит к нему только после роли в спектакле по пьесе Торнтона Уайлдера «На волосок от гибели» в 1942 году. Он дважды становится лауреатом премии «Тони» — в 1947 году за роль в пьесе Рут Гордон «Много лет назад» и в 1957 году за роль в пьесе Юджина О’Нила «Долгий день уходит в ночь».
Одновременно Марч продолжает сниматься в кино, однако реже, чем прежде. Примечательны его роли в фильмах «Я женился на ведьме» (1942) и «За лесами» (1948). За роль в фильме «Лучшие годы нашей жизни» (1946) он получает вторую премию «Оскар». Среди более поздних фильмов с участием Фредрика Марча выделяются «Смерть коммивояжёра» (1951), «Пожнёшь бурю» (1960) и «Продавец льда грядёт» (1973).
Фредрик Марч удостоен звезды на голливудской «Аллее славы» (1616 Vine Street).