Frédéric Auburtin grandit à Marseille où il étudie la musique (piano, batterie) et la littérature avant de se tourner vers le cinéma au début des années 80. Il fait ses premières armes sur les tournages de Robert Guédiguian (Rouge Midi), Claude Berri (
Jean de Florette et Manon des sources), et Francis Veber (
Les Fugitifs).
En tant qu'assistant réalisateur, il a travaillé avec Maurice Pialat (
Sous le soleil de Satan), Luigi Comencini (La Bohème), Richard Heffron (La Révolution française), Bertrand Blier (Merci la vie). Puis c'est comme premier assistant réalisateur qu'il prend part aux grandes aventures avec Jean-Jacques Annaud (L'Amant), Claude Berri (Germinal et Lucie Aubrac), Jean-Paul Rappeneau (
Le Hussard sur le toit), Randall Wallace (L'Homme au masque de fer).
En 1998, Gérard Depardieu lui propose de coréaliser Un pont entre deux rives dont il compose aussi la musique. Il réalise ensuite pour la télévision L'affaire Muller, puis Volpone sur un scénario d'Eric-Emmanuel Schmitt (dont il signe encore la composition musicale).
En 2003, il reprend le tournage en péril de San-Antonio, permettant au film d'exister. En 2005, il rejoint le collectif de Paris, je t'aime en réalisant le segment Quartier Latin écrit et interprété par Gena Rowlands avec Ben Gazzara et Gérard Depardieu, et en signant aussi les séquences de transitions et la supervision du montage global du film.
Après La vie à une en 2007 et Envoyés très spéciaux en 2008 avec Gérard Lanvin et Gérard Jugnot, Frédéric Auburtin réalise en 2010 La pire semaine de ma vie (mini-série), l'adaptation française de The Worst Week of My Life.