Frederic Edwin Church nació en una familia mercantil de Connecticut en 1826. Aunque sus antepasados figuraban entre los padres fundadores protestantes de Estados Unidos, su herencia inmediata era bastante más prosaica. Su padre y su tío se ganaban la vida fabricando bonetes y con otros negocios, como la molinería y los seguros. No obstante, el padre de Church era rico y tenía buenas conexiones, y cuando su hijo mostró un talento precoz para el arte, organizó, a través de su contacto Daniel Wadsworth, un famoso coleccionista de Connecticut, que Frederic estudiara con el pintor Thomas Cole.
En la década de 1840, Cole, nacido en Inglaterra, era considerado la figura fundadora de la Escuela del río Hudson y del paisajismo estadounidense. Sus viajes anuales por el valle del río Hudson hasta las montañas Catskill se habían convertido en un mito de la historia del arte. Durante los cuatro años que duró su tutela, de 1844 a 1848, Church se convirtió en el discípulo predilecto de Cole, y llevaría adelante el proyecto del paisajismo romántico americano. Al principio, Church se centró, como Cole, en los paisajes del norte del estado de Nueva York, donde se estableció en 1849. Pero cada vez viajó más lejos en busca de temas, por ejemplo a Vermont y Bar Harbor, Maine, y a Sudamérica, el Levante y el Círculo Polar Ártico.
A finales de la década de 1850, Church había alcanzado un gran éxito de crítica y también había demostrado ser un astuto hombre de negocios, que consideraba sus cuadros casi principalmente como activos financieros. Por ejemplo, cuando su obra "El corazón de los Andes", de 1859, fue transportada a Inglaterra para ser expuesta, Church insistió en que fuera asegurada por hasta 10.000 dólares, una enorme suma de dinero en aquella época. Su decisión de exponer sus cuadros a ambos lados del Atlántico -en Nueva York y Londres- fue también un importante factor que contribuyó a su éxito. Su vasto cuadro "Niágara" (1857) se promocionó del mismo modo, ejemplificando una política de máxima exposición que le permitió aumentar su público y ganar seguidores internacionales. El crítico de arte y especialista en Church Tim Barringer ha señalado que las actividades de Church eran un ejemplo de la cultura transatlántica de la época, cuando había un flujo constante de artistas y hombres de negocios que iban y venían a través del Atlántico. Fue esta cultura la que mantuvo a Church, como a su maestro Cole, en contacto con la tradición paisajística europea, y especialmente con artistas británicos como John Constable y J.M.W. Turner.
En 1860 Church se casó con Isabel Carnes. Se ha sugerido que su relación se debió en parte al enorme éxito de la exposición itinerante de Church "El corazón de los Andes", que duró dos años y recorrió ocho ciudades americanas y Gran Bretaña. El propio Church era un espíritu muy peripatético y, al haber logrado un considerable éxito económico, pudo viajar mucho. En 1859 emprendió un viaje de dos personas con su amigo el pastor Louis Legrand Noble al Atlántico Norte, donde esbozó icebergs entre Labrador y Groenlandia, estudios que más tarde plasmaría en óleos acabados.
Poco después de casarse, Church se instaló con Isabel en una pequeña finca al norte del estado de Nueva York. La propiedad incluía un mirador que había utilizado para hacer bocetos unas dos décadas antes, cuando aún era alumno de Thomas Cole. Church se dispuso a transformar la parcela de 126 acres, introduciendo un rebaño lechero, plantando muchos árboles y construyendo una pequeña casa llamada Cosy Cottage. Viajaba regularmente desde su nuevo hogar a Nueva York, donde tomó un estudio en el 10th Street Studio Building. En 1865, Frederic e Isabel sufrieron una terrible pérdida cuando sus dos hijos pequeños murieron de difteria. Durante un periodo de recuperación de seis meses, la pareja vivió en Jamaica, un viaje que acabaría impulsando su obra. Al año siguiente nació su hijo Frederic Joseph, el primero de cuatro hijos que llegarían a la edad adulta.
Tras haber ganado mucho dinero con la pintura, Church se dedicó más tarde a otro tipo de proyecto creativo. En 1869 adquirió un terreno adyacente a su finca y comenzó a diseñar una casa para él y su esposa. Church acababa de regresar de un viaje de dieciocho meses que incluía una peregrinación a Tierra Santa, y se inspiró en los detalles de los edificios de Damasco, Jerusalén y Beirut para aportar una sensibilidad oriental al diseño de la casa. Bautizada con el nombre de Olana, su nueva casa se terminó en 1872 y sigue en pie en un impresionante emplazamiento con vistas al río Hudson. El estilo arquitectónico del edificio complementa su obra de este periodo, que en gran parte representa lugares del antiguo Oriente Próximo -como en "Primavera en el Levante" (1879)- y tiene un glamour oriental exotizante.
La obra de Church cayó en desuso hacia el final de su vida, en parte porque la artritis reumatoide dificultaba su capacidad para crear nuevas obras; en parte porque sus paisajes más atrevidos y creativos habían quedado atrás. Siguió viviendo en Olana, creando cuadros que a menudo derivaban de sus anteriores experiencias de viajes a Oriente Próximo y el Atlántico Norte. Para escapar de los fríos inviernos neoyorquinos, Church viajaba anualmente a México. Su hijo Louis y su nuera Sally siguieron viviendo con él en Olana hasta su muerte en 1900.
Los últimos años de la vida de Church no fueron infelices. Sus días en Olana estuvieron llenos de placeres, como las visitas de Mark Twain, que le leyó poemas, y de Robert y Emily de Forest, que fotografiaron la casa y sus alrededores. Church también había alcanzado un grado de prosperidad material que le liberó de la carga del trabajo creativo; de hecho, tal era su perspicacia financiera que en la década de 1890 pudo empezar a recomprar sus propios cuadros, entre ellos Catskill Mountains from the Home of the Artist, que adquirió en una subasta en 1890.
Tras pasar un tiempo en Olana y en México, Church estuvo menos expuesto a las tendencias de la ciudad de Nueva York. Mantuvo un estudio allí hasta la década de 1880, pero solía subarrendárselo a Martin Johnson Heade. Su esposa Isabel llevaba años enferma y murió el 12 de mayo de 1899 en casa de su difunto amigo y mecenas, William H. Osborn, en Park Avenue, Nueva York. Menos de un año después, el 7 de abril de 1900, a la edad de 73 años, Church también murió en casa de la viuda de Osborn. Frederic e Isabel fueron enterrados en la parcela familiar del cementerio de Spring Grove, Hartford, Connecticut.
