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Nato a New York nel 1919, Pohl frequentò la prestigiosa Brooklyn High School of Science, dove conobbe Isaac Asimov, con il quale formò un'amicizia che durò tutta la vita. Era il periodo della Grande depressione e a quattordici anni Pohl dovette abbandonare la scuola e trovarsi un lavoro. A sedici anni si unì alla Young Communist League, un'organizzazione che sosteneva i sindacati e si opponeva al razzismo e al fascismo europeo, ma, secondo alcuni, ne fu espulso perché alcuni membri anziani pensavano che il fandom di fantascienza di cui si occupava corrompesse la gioventù. La versione di Pohl è che dopo il patto tra Stalin e Hitler nel 1939 la Lega cambiò linea politica e lui decise di uscirne.

Pohl si sposò cinque volte e la terza moglie fu la scrittrice Judith Merril, importante figura nella fantascienza. Fu amico di Cyril M. Kornbluth, con il quale collaborò alla stesura di diversi racconti e alcuni romanzi, compresa una distopica satira di un mondo governato dalle agenzie pubblicitarie, I mercanti dello spazio (The Space Merchants, 1953). Trent'anni dopo la morte di Kornbluth Pohl ne scrisse il seguito, Gli antimercanti dello spazio (The Merchants' War, 1984). I mercanti dello spazio era una reprise di I mercanti di Venere (The Merchants of Venus, 1972), un racconto satirico di Pohl sul capitalismo, incluso nella raccolta Alpha Aleph (The Gold at the Starbow's End) in cui introduceva gli alieni Heechee.

Molte altre opere di Pohl degli anni cinquanta e sessanta ebbero un'impostazione satirica nei confronti del consumismo e della pubblicità: The Wizard of Pung's Corner, nel quale attrezzature militari complesse e spettacolari si rivelano inutili contro contadini armati di vecchi fucili, e Il tunnel sotto il mondo, nel quale descrive un'intera comunità prigioniera da ricercatori pubblicitari. Negli anni settanta Pohl scrisse Uomo più e il Ciclo degli Heechee. Un'altra opera degna di nota fu Il pianeta Jem (Jem, 1980). Dal 1959 al 1969 Pohl pubblicò la rivista Galaxy e la sua gemella If, vincendo il premio Hugo per If tre anni consecutivamente.

Pohl ha scritto un'autobiografia, The Way the Future Was (1978). Le sue opere comprendono anche articoli per Playboy e Family Circle. Ha scritto inoltre opere di saggistica, la più recente delle quali è Chasing Science: Science as Spectator Sport (2000).

Il 20 agosto 2009, a 89 anni, Frederik Pohl ricevette il diploma onorario dalla Brooklyn Technical High School.

Si spense nel 2013 a 95 anni.