Ancien élève de l’École polytechnique (promotion 1977) et Docteur de l’École nationale des ponts et chaussées, Antoine Frérot a débuté sa carrière en 1981 comme ingénieur chercheur au Bureau central d’études pour l’Outre-Mer.
En 1983, il rejoint le Centre d’études et de recherche de l’École nationale des ponts et chaussées comme chef de projet, puis en devient directeur adjoint de 1984 à 1988. De 1988 à 1990, il occupe la fonction de responsable d’opérations financières au Crédit national.
Il rejoint Veolia Eau en 1990 comme chargé de mission, puis directeur général de Compagnie Générale d’Entreprises Automobiles (CGEA). En 2000, il est nommé directeur général de Veolia Transport, la division transports de Veolia, et membre du Directoire de Veolia. Le 21 janvier 2003, il est nommé Directeur Général de Veolia Eau, la division eau de Veolia, et membre du Comité Exécutif de Veolia.
Fin 2009, Antoine Frérot est nommé Directeur Général et, en décembre 2010, Président Directeur Général de Veolia. En 2022 il quitte la direction générale de Veolia tout en restant président du conseil d’administration du groupe.
En janvier 2017, Antoine Frérot devient Président de l’Institut de l’Entreprise.
Antoine Frérot est Officier de la Légion d’honneur.