Сергей Фролов родился в Москве 29 июня 1974 года. Мальчик рос в глубоко интеллигентной творческой среде: его мама посвятила себя филологии, а отец долгие годы служил в оркестре Большого театра, играя на гобое и английском рожке. Наследуя семейные традиции, Сергей с ранних лет занимался музыкой — пел в духовном хоре и обучался в музыкальной школе при столичной Консерватории по тем же инструментальным классам, что и его отец.
В 1991 году, получив школьный аттестат, юноша продолжил профильное обучение в стенах Московской консерватории. Однако вскоре его увлекла сцена, что привело его в ГИТИС (Российский институт театрального искусства). Сергей поступил на актерско-режиссерский факультет и успешно окончил его в 1999 году.
Профессиональное становление молодого артиста началось в легендарном театре «Ленком», где его дебютной работой стало участие в постановке «Жестокие игры». В дальнейшем Фролов расширил сценическую географию, активно сотрудничая с Московским драматическим театром имени К. С. Станиславского и популярным комическим театром «Квартет И».
Свои первые крупные кинороли актер начал получать в начале 2000-х:
2004 год — «Иванов и Рабинович»: Сергей сыграл одну из ключевых ролей — Василия Иванова. Его персонаж, отбыв двухлетний срок за экономические махинации, вместе с сокамерником Ароном Рабиновичем решает кардинально изменить жизнь и эмигрировать в Израиль. В качестве транспорта авантюрные приятели используют старую яхту, которую буквально по частям собирают из обломков.
Работа на телевидении: В том же 2004 году Фролов примерил на себя амплуа телеведущего. На канале REN TV он вместе с Ольгой Чудаковой вел развлекательное реалити-шоу «Веселые баксы», где они устраивали шуточные и провокационные дорожные испытания для обычных прохожих за денежное вознаграждение.
В 2006 году актер появился в военной драме «Грозовые ворота». Через год актер присоединился к проекту «Папины дочки», где исполнил эпизодическую роль доктора психологических наук Валентина Зубчинского. Затем актер сыграл главную роль в ленте «Девять признаков измены». Коля, герой Фролова, вместе со своей молодой женой Олей прочитал в глянцевом журнале статью о признаках измены. Молодые супруги начинают подозревать друг друга, и дальнейшие события только подливают масла в огонь.
Особое место в его фильмографии занимает музыкальная драма «Пестрые сумерки» (2009). В этой картине, ставшей режиссерским дебютом Людмилы Гурченко и основанной на реальной судьбе незрячего джазового виртуоза Олега Аккуратова, Фролов сыграл Мишу — продавца музыкальных инструментов.
В начале 2010-х годов актер часто появлялся в криминальных лентах, детективах и масштабных исторических проектах:
«Химик» (2010): Роль Вадима, сообщника одаренного ученого, создавшего смертоносный яд.
«Ёлки-2» (2011): Забавный образ сотрудника правоохранительных органов в новогодней комедии.
«Собачья работа» (2012): Роль добродушного соседа Николая Величко в детективной истории о буднях полицейского-кинолога.
«Иуда» (2013): Глубокая философская притча по повести Леонида Андреева, где Фролов примерил на себя образ апостола Фомы.
«Пётр Лещенко. Всё, что было...» (2013): В автобиографическом сериале с Константином Хабенским в главной роли Сергей перевоплотился в пианиста Жоржа Ипсиланти.
«ЧБ» (2014): Криминальная фантасмагория, где Фролов исполнил роль лейтенанта Смирнова.
В 2015 году актер сместил фокус на участие в жизненных многосерийных мелодрамах, ориентированных на тонкую психологию человеческих взаимоотношений: