В 1974 году по окончании гимназии он был призван на военную службу в бундесвер.
В 1975 году вступил в Социал-демократическую партию Германии, или СДПГ (Sozialdemokratische Partei Deutschlands, SPD).
В 1976 году поступил в университет имени Юстуса Либиха в Гиссене, где до 1982 года изучал юридические, а затем политические науки.
В 1986 году Франк-Вальтер Штайнмайер защитил докторскую диссертацию на тему «Правовое положение бездомных».
В 1991 году был юрисконсультом по информационному праву и политике в отношении СМИ в госканцелярии Нижней Саксонии.
С 1993 по 1994 годы руководил личным бюро премьер-министра Нижней Саксонии Герхарда Шрёдера.
С 1994 по 1996 годы возглавлял отдел политических директив, межведомственной координации и планирования, а с 1996 по 1998 годы был статс-секретарем госканцелярии Нижней Саксонии.
С ноября 1998 по июль 1999 года Штайнмайер был статс-секретарём федерального правительства, уполномоченным по координации деятельности спецслужб, а с июля 1999 года до ноября 2005 года — руководителем ведомства федерального канцлера.
С 2005 года является министром иностранных дел Германии в коалиционном правительстве ХДС/ХСС-СДПГ, а с 2007 года вице-канцлером Германии, заменив на этом посту Франца Мюнтеферинга.
В первой половине 2007 года Штайнмайер занимал должность председателя Совета Евросоюза.
С октября 2007 года Штайнмайер также занимает пост заместителя председателя СДПГ. До своего назначения одним из вице-председателей Социал-демократической партии (СДПГ) в октябре 2007 года Штайнмайер никогда не занимал постов в СДПГ.
7 сентября 2008 года, после отставки председателя СДПГ Курта Бека, до чрезвычайного съезда Штайнмайер возглавил партию.
В 2008 году Штайнмайером был предложен трехэтапный план урегулирования грузино-абхазского конфликта, который предполагал возвращение беженцев, восстановление Абхазии на деньги Грузии и в будущем — определение политического статуса Абхазии, однако обе стороны этот документ отвергли.
В августе 2008 года конфликт Грузии с Абхазией и Южной Осетией перерос в полномасштабные боевые действия. Штайнмайер участвовал в мирном урегулировании конфликта, вел переговоры между Грузией и Россией и призывал к немедленному прекращению огня и началу диалога. Штайнмайер поддержал французскую инициативу мирного плана и заявил о том, что до прекращения огня искать виновника конфликта бессмысленно. Затем он неоднократно заявлял, что Россия не выполняет договоренностей о выводе войск с грузинской территории.
8 сентября 2008 года Франк-Вальтер Штайнмайер был выдвинут в качестве кандидата от СДПГ на пост федерального канцлера Германии в 2009 году. При этом сам Штайнмайер опровергал эти предположения, заявляя, что поддержит кандидатуру председателя СДПГ Курта Бека (Kurt Beck). Тем не менее, 7 сентября 2008 года на съезде СДПГ Бек был отправлен в отставку, а Штайнмайер был назначен временным председателем партии и выдвинут в кандидаты на пост канцлера Германии, выборы которого были назначены на сентябрь 2009 года.
27 сентября 2009 года состоялись выборы в бундестаг, в результате которых СДПГ потерпела сокрушительное поражение, получив всего лишь 23 процента голосов избирателей. В связи с этим, вместо «большой коалиции» с участием ХДС и СДПГ была сформирована коалиция ХДС с СвДП, а СДПГ вышла из правительства. Поражение партии на выборах отразилось и на руководстве СДПГ: неделю спустя, на специальном заседании пленума партии были выдвинуты новые кандидатуры на руководящие посты. Кандидатура члена руководства СДПГ Андреа Налес была выдвинута на пост генерального секретаря и утверждена на общем собрании партии, которое состоялось в Дрездене 13 ноября 2009 года. В связи с этим, Франк-Вальтер Штайнмайер покинул пост генерального секретаря партии. Вскоре после этого он стал лидером парламентской фракции СДПГ в бундестаге.
С 17 декабря 2013 года - министр иностранных дел Германии. 27 января 2017 года Глава МИД Германии Франк-Вальтер Штайнмайер ушел в отставку.
12 февраля 2017 года выиграл президентские выборы и стал избранным Федеральным президентом ФРГ.
9 марта 2017 года вступил в должность Федерального президента.
13 февраля 2022 года был переизбран на должность федерального президента, в поддержку политика были отданы 1045 из 1425 возможных голосов Федерального собрания, 86 членов воздержались. Кандидатуру поддержали входящие в правительственную коалицию Социал-демократическая партия Германии, "Союз 90/«зелёные» и Свободная демократическая партия, а также блок ХДС/ХСС.
Увлекается футболом.