Philippe Gaston André Gérard naît le 11 septembre 1930 à Chatou en Seine-et-Oise. Très jeune, intéressé par l’art, il suit dès 1945 des cours du soir à l’École des Beaux-Arts de Toulon. Il étudie aux Beaux-Arts de 1945 à 1948. Il obtient en 1946 le deuxième prix de peinture et le 1er prix de paysage.
En 1948, il monte à Paris pour travailler. En parallèle, il continue à peindre des œuvres figuratives, essentiellement des paysages faisant écho aux expressionnistes allemands.
En 1953, à l’âge de 24 ans, il fait son premier voyage en Allemagne. Il découvre le château baroque de Benrath, proche de Düsseldorf. Il adopte alors définitivement le pseudonyme de Frédéric Benrath en hommage aux trois figures majeures du romantisme allemand, Friedrich Nietzsche, Caspar David Friedrich et Friedrich Hölderlin. Ce changement de nom signe également un changement dans sa peinture. Il abandonne sans retour la figuration pour l’abstraction, dont il restera fidèle jusqu’à la fin de sa vie. 
La même année, il rencontre Julien Alvard, critique à la revue Art d’Aujourd’hui, qui va l’introduire au milieu artistique de l’époque, grâce auquel il fera de nombreuses rencontres comme Henri Michaux ou encore Georges Mathieu.
En octobre 1954, se tient sa première exposition personnelle à la galerie de Beaune à Paris dans laquelle il présente des œuvres aux noirs profonds et aux traits expressionnistes. 
De 1955 à 1958, sa peinture évolue sensiblement. Les couleurs sont moins heurtées, la pâte est moins épaisse, mais les griffures restent très prudentes.
En 1955, il participe à l’exposition collective « Les plus mauvais tableaux de Paris » avec des œuvres de Nasser Assar, Pierre Graziani, René Laubiès, avec qui, il va former le futur groupe des nuagistes. 
La même année, trois expositions personnelles lui sont consacrées, participant à la diffusion de son travail au-delà des frontières parisiennes.
En 1957, il épouse Suzanne Robine et la même année leur fils Emmanuel naît.
En 1958, sa peinture connaît une nouvelle évolution. Il abandonne les griffures, les formes deviennent fluides et la gamme chromatique se resserre. 
L’année suivante, il participe à l’exposition « Yann » à la galerie Breteau à Paris avec Manuel Duque, René Duvillier et Fernando Lerin. Un critique d’art voulant tourner cette peinture en dérision utilise pour la première fois le mot « nuagiste », qui donnera son nom au mouvement.
En 1960, au musée des Arts décoratifs de Paris, l’exposition « Antagonismes », consacre une salle entière au mouvement. Cette exposition va marquer l’époque.
En 1962, les œuvres présentent désormais des sortes de paysages sombres aux tonalités brunes ou bleu-noir dans lesquelles émergent des formes indéfinissables, comme des nœuds complexe en mouvement. Les formats se redressent.
Julien Alvard organise en 1964 l’exposition « Le nuage crève », avec Duvillier, Nasser Assar, Graziani, Laubiès, qui montre la diversité du mouvement.
Entre 1964 et 1968, Frédéric Benrath enchaîne les expositions personnelles et collectives, en France et à l’international, toutes étant de véritable succès.
En 1969, il est engagé comme chargé de cours à l’École nationale supérieure d’architecture de Versailles jusqu’à sa retraite en 1996.
À partir de 1971, nouveau tournant dans la peinture de Benrath. Les paysages disparaissent au profit d’espaces indéfinissables. De nouvelles couleurs apparaissent comme le vert ou encore le violet. Les nœuds désormais statiques dans sa peinture sont encore visibles. 
Cette même année, Benrath entre à la Galerie Daniel Gervis à Paris.
En 1972, le décès de Julien Alvard marque la fin du mouvement des nuagistes.
En 1974, les nœuds disparaissent définitivement pour laisser place aux paysages et à de grands espaces immergés de lumière. Il s’agit d’une période charnière dans l’œuvre de Benrath, car désormais seul l’espace, la couleur et la lumière ont d’importance.
En 1977, l’exposition « Déserts d’eau » à la galerie Daniel Gervis connaît un grand succès. Puis en 1981, la galerie lui consacre un solo show à la FIAC.
À partir de 1985, il se diversifie, il commence à peindre des petits formats à l’acrylique. Sa palette de couleur va également évoluer, il abandonne les couleurs sombres pour des couleurs plus étonnantes comme le jaune. 
La même année, Geneviève Bonnefoi lui consacre une importante rétrospective à l’abbaye de Beaulieu : « Frédéric Benrath - Trente années de peinture ».
En 1989, une importante exposition personnelle lui est dédiée à la galerie Jacques Mostini « Frédéric Benrath, peintures de 1957 à 1988 ». 
En 1991, Benrath connaît une période de dépression profonde. Il supporte mal que la critique l’associe simplement au mouvement des nuagistes sans prendre en compte la pluralité de son œuvre. Cette même année, il va détruire de nombreuses toiles qu’il juge médiocre. Régulièrement, par la suite, l’artiste va réitérer cette action.
En 1994, il est nommé chevalier dans l’ordre du Mérite national puis en 1996, chevalier dans l’ordre des Palmes académiques.
À partir de 1995, sa peinture évolue vers la quasi-monochromie avec des montées de lumière signifiée par une ligne d’horizon sur le haut du toile. Progressivement cette dernière va disparaître, pour laisser place au monochrome, disposé en diptyque ou en triptyque.
Ces œuvres seront exposées à la galerie Simon Blais à Montréal, à la galerie États d’Art à Paris et au musée Hébert de Grenoble.
En 2003, une importante rétrospective est consacrée à l’artiste, « Frédéric Benrath - Peintures 1954-2003 » au Centre d’art contemporain de l’abbaye de Trizay en Charente-Maritime. L’exposition présente une soixantaine d’œuvres ainsi qu’un texte écrit par le critique d’art Pierre Wat.
Frédéric Benrath est renversé par un scooter en se rendant à son atelier, le 14 février 2007. Il décède le 17 avril 2007, après deux mois dans le coma. Un hommage lui est rendu au musée des Beaux-Arts de Lyon d’octobre 2007 à janvier 2008 : « Frédéric Benrath, 1930 - 2007 - L’intense et l’espace ».