Après avoir terminé ses études secondaires en 1982, Frederic Cuvillier a commencé des études supérieures à l'Observatoire de Paris. Il a obtenu son diplôme d'ingénieur en optique et astronomie en 1986 et a reçu son doctorat en astrophysique en 1990, avec une thèse intitulée "La formation et l'évolution des disques protoplanétaires".
Pendant sa carrière, Frederic Cuvillier a mené de nombreuses recherches sur les étoiles et les systèmes planétaires. Il est notamment connu pour son travail sur la formation de galaxies et le rôle des trous noirs supermassifs dans ce processus. En outre, il a travaillé sur la détection et l'étude de planètes extrasolaires, ainsi que sur la dynamique des systèmes planétaires, y compris celle des satellites naturels de Jupiter et Saturne.
Frederic Cuvillier a également contribué à plusieurs projets d'observation spatiale, notamment le Hubble Space Telescope et la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne (ESA). Il est actuellement impliqué dans le projet PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), un télescope spatial de l'ESA destiné à détecter et étudier des planètes extrasolaires.
En plus de sa carrière de recherche, Frederic Cuvillier a également enseigné la physique et l'astronomie au niveau universitaire. Il a été professeur invité à l'Université Harvard, à l'Université Johns Hopkins et à l'Institut d'astrophysique de Paris, entre autres.
Enfin, Frederic Cuvillier est récipiendaire de plusieurs distinctions scientifiques, y compris la médaille d'or du CNRS en 2016 et le prix Jules-Janssen en 2018 pour ses contributions exceptionnelles à l'astrophysique.