Frank Pierson wurde 1925 als Sohn des Unternehmers Harold C. Pierson und der Schriftstellerin Louise Randall Pierson in Chappaqua geboren. Das Leben seiner Familie wurde 1945 von Michael Curtiz unter dem Titel Eine Frau mit Unternehmungsgeist verfilmt. Als junger Mann musste er als Soldat des Zweiten Weltkriegs im Pazifikkrieg kämpfen. Nach dem Besuch der bekannten Harvard University arbeitete er als Korrespondent für das Time und Life Magazine und begann seine Karriere bei Film und Fernsehen 1958 zunächst als Story Editor.
1959 schrieb er für die Western-Serie Have Gun – Will Travel sein erstes von insgesamt acht Drehbüchern, und war auch als Produzent für 17 Episoden verantwortlich.
Seine Arbeit als Regisseur war bis auf wenige Ausnahmen auf Fernsehfilme beschränkt. Seine bekanntesten Filme waren 1976 A Star Is Born und 1978 das Filmdrama König der Zigeuner. 2001 führte er zudem bei Die Wannseekonferenz Regie, einem Film, der in Deutschland gedreht wurde.
Er war dreimal verheiratet. Seine erste Ehe mit Polly Stokes, die er im September 1948 einging, wurde ebenso geschieden, wie die Ehe mit der Autorin Dori Defner, mit der er im Dezember 1978 von den Traualtar trat. Seit Juni 1990 war er mit Helene Szamet verheiratet. Aus der Ehe gingen zwei Kinder hervor, Sohn Michael und Tochter Eve.
