Né en 1969 à Sion, Frédéric Mermoud décroche une Licence de Lettres et un DES en philosophie du langage à l’Université de Genève. Il entreprend ensuite une formation de réalisateur à l’Ecole cantonale d’art de Lausanne (DAVI) dont il sort diplômé en 1999. Durant cette période, il réalise deux courts métrages remarqués: Son jour à elle et Les électrons libres, primé au festival de Locarno en 1999 et sélectionné dans une vingtaine de festivals. Il renoue en 2003 avec le court métrage en signant L’escalier, Prix du cinéma suisse 2004, primé 18 fois et présenté dans une quarantaine de festivals.
La même année, il réalise son premier téléfilm Bonhomme de chemin, Prix du meilleur téléfilm suisse au Festival de Genève Cinéma Tout Ecran 2004.
En 2006, il réalise Rachel, présenté sur la Piazza Grande et dans une vingtaine de festivals, dont Clermont-Ferrand (en compétition). Ce court-métrage est nominé aux Césars 2008. En 2007 il réalise Le Créneau, court-métrage écrit dans le cadre de la collection Ecrire pour de Canal + et interprété par Emmanuelle Devos et Hippolyte Girardot. Ce film a été sélectionné par le festival de Clermont-Ferrand et la Semaine de la Critique de Cannes en 2007 et a été nominé au Prix du Cinéma Suisse 2008.
Son premier long métrage de fiction Complices, a reçu le prix de Quartz 2010 du meilleur scénario. En 2012, il réalise quatre épisodes de la série Les Revenants, primée aux Emmy awards. Plus tard, il retrouve Emmanuelle Devos dans Moka, thriller qui la met aux prises avec Nathalie Baye (2016).
L’année suivante, Frédéric Mermoud dirige six épisodes de la série Engrenages, ainsi que Sirius, téléfilm de la série « Ondes de choc », produite par Bande à part films en coproduction avec la RTS.
En 2023, il présente La Voie Royale, sur la Piazza Grande lors du Festival du film de Locarno.
Son nouveau projet de série Montana est actuellement en développement chez Bande à part Films.
