1965 in Duisburg geboren, begann Frank Peter Zimmermann als Fünfjähriger mit dem Geigenspiel und gab sein erstes Konzert mit Orchester bereits im Alter von zehn Jahren. Er studierte bei Valery Gradow, Saschko Gawriloff and Herman Krebbers. Seit mehr als drei Jahrzehnten arbeitet er mit allen bedeutenden Orchestern und renommierten Dirigenten der Welt zusammen. Er ist regelmäßig in allen bedeutenden Konzertsälen und bei den internationalen Festivals in Europa, Amerika, Asien und Australien als Solist zu Gast. Zu den Höhepunkten der Saison 2021/22 im deutschsprachigen Raum zählen die Saisoneröffnungskonzerte des hr-Sinfonieorchesters unter Alain Altinoglu, sechs Konzerte mit dem Symphonieorchester des Bayerischen Rundfunks unter Klaus Mäkelä und Franz Welser-Möst, Auftritte mit dem NDR Elbphilharmonie Orchester unter Manfred Honeck und der Staatskapelle Berlin unter der Leitung von Daniele Gatti. Mit dem Pianisten Martin Helmchen bringt er in den Musikzentren Europas die kompletten Beethoven-Sonaten zu Gehör. BIS Records hat mittlerweile drei Alben der Gesamteinspielung der zehn Beethoven-Sonaten veröffentlicht. 
Im Jahr 2010 gründete er das Trio Zimmermann mit dem Bratschisten Antoine Tamestit und dem Cellisten Christian Poltéra. Das Trio gastierte in den bedeutenden europäischen Musikmetropolen. 
Seine Diskografie umfasst das nahezu vollständige Konzertrepertoire für Violine von Bach bis Ligeti. Viele seiner Aufnahmen wurden mit internationalen Preisen ausgezeichnet. Zu den neueren Einspielungen zählen die Violinkonzerte von Martinů mit den Bamberger Symphonikern und Jakub Hrůša, sowie Violinkonzerte von J.S. Bach mit den Berliner Barock Solisten (hänssler CLASSIC). Im September 2021 sind drei neue Aufnahmen mit den Berliner Philharmonikern und den Violinkonzerten von Beethoven unter Daniel Harding, von Bela Bartók unter Alan Gilbert und von Alban Berg unter Kirill Petrenko erschienen. Beim Label BIS Records erscheint am 4. Februar 2022 eine neue Aufnahme mit Sonaten und Partien von Johann Sebastian Bach.
Frank Peter Zimmermann erhielt eine Reihe von bedeutenden Preisen und Ehrungen, darunter den »Premio del Accademia Musicale Chigiana, Siena« (1990), den »Rheinischen Kulturpreis« (1994), den »Musikpreis« der Stadt Duisburg (2002), das »Bundesverdienstkreuz 1. Klasse der Bundesrepublik Deutschland« (2008).
Er hat vier zeitgenössische Violinkonzerte zur Welturaufführung gebracht: Magnus Lindbergs Violinkonzert Nr. 2 mit dem London Philharmonic Orchestra, sowie u.a. in weiteren Aufführungen mit den Berliner Philharmonikern, dem Swedish Radio Symphony Orchestra und mit dem New York Philharmonic. Er spielte die Premiere des Violinkonzerts »en sourdine« von Matthias Pintscher mit den Berliner Philharmonikern und Peter Eötvös (2003), des Violinkonzerts »The Lost Art of Letter Writing« von Brett Dean mit dem Royal Concertgebouw Orchestra (2007), sowie des Violinkonzerts Nr. 3 »Juggler in Paradise« von Augusta Read Thomas mit dem Orchestre Philharmonique de Radio France und Andrey Boreyko (2009). 
Zimmermann spielt auf der Violine »Lady Inchiquin« von Antonio Stradivari (1711), die ihm freundlicherweise von der Kunstsammlung Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf, »Kunst im Landesbesitz«, zur Verfügung gestellt wird.