Connu pour...
Muniz est né Francisco Muñiz IV. Sa mère a des origines irlandaises et son père est portoricain. Il a pris goût pour le jeu d'acteur en voyant sa grande soeur jouer. Peu après, il a été choisi dans une production locale, A Christmas Carol, pour un rôle qu'il reprendra les deux saisons suivantes. Muniz a fait ses débuts à la télévision dans le téléfilm To Dance With Olivia en 1997 puis dans What the Deaf Man Heard la même année. Un petit rôle dans Lost & Found, en 1999, a contribué à faire en sorte qu'il perce dans le métier et rend son visage familier auprès de millions de ménages.
La Fox a présenté Malcolm in the Middle en remplacement d'une autre série à mi-saison en 2000. Le programme a été rapidement plébiscité. Frankie Muniz y joue le rôle de Malcolm, un jeune surdoué au milieu d'une famille très spéciale. Muniz y tient le rôle principal avec sa narration particulière qui le fait interpeller directement le téléspectateur. Il a été nommé deux fois pour les Golden Globes en 2000 et 2001, et a été honoré du Hollywood Reporter Young Star Award.
Son premier rôle sur le grand écran était celui de Willie Morris dans My Dog Skip, en 2000, le temps de la relâche après le pilote de Malcolm. En 2001, il prêta sa voix pour le rôle d'un animal dans Dr. Dolittle 2. Il enchaîna les rôles dans Méchant Menteur avec l'actrice Amanda Bynes puis dans Deuces Wild, en 2002. En 2003, il a eu le rôle principal dans le film Agent Cody Banks, comme dans la suite de ce dernier Agent Cody Banks 2 : Destination London, en 2004, à noter qu'il fait une courte apparition, en tant que petit ami de Cher, dans le film Stuck on you (Deux en un) avec Matt Damon et Greg Kinnear. En 2005, il prête sa voix dans Racing Stripes. En juin 2005, Frankie Muniz, qui a 19 ans, rencontre sa petite amie, Jamie, à La Nouvelle-Orléans.
En 2006, Muniz court en Formule BMW américain, mais malheureusement, il ne marque aucun point. Il a été, tout de même, sélectionné dans les 36 pilotes pour courir la manche finale et mondiale de Formule BMW, où il termine à la 29e place. C'était une course gagnée par l'allemand Christian Vietoris. En 2007, il court en Formule Atlantic, la deuxième division du Champ Car. Au final, il finit 22e avec un total de 41 points. De même, il empoche 17,000 $ en prime. En 2008, il court, pour la deuxième fois, en Formule Atlantic, dans l'écurie Pacific Coast Motorsports, et avec comme co-équipier Carl Skerlong ; il finit 11e.
En 2009, il courut pour la troisième année consécutive en Formule Atlantic, dans l'écurie Stargate Worlds Atlantic avec la voiture #77 au côté de Simona De Silvestro.