Történész, lapszerkesztő, helynévgyűjtő, levéltáros; akadémikus.
Temesváron született, családneve Pesthy, de nevét anyakönyvvezetői elírás miatt a ma ismert formában használja. A gimnáziumot Temesvárt végzi, a lyceumot Szegeden. Tanárai korán felfigyelnek tehetségére – különösen Horváth Cyrill filozófus, későbbi egyetemi tanár – és támogatják. Visszakerül szülővárosába, ahol a hadtest-parancsnokságnál kap állást. 1846-ben megnősül, nőül veszei Fiala Máriát, akitől négy fia és öt lánya születik.
Fiatal hivatalnokként részt vesz Temesvár politikai és kulturális mozgalmaiban és hamarosan az itteni magyarság egyik vezetője lesz. Ennek tulajdonítható, hogy amikor 1848. október 12-én a haditanács kihirdeti Temesváron az ostromállapotot, Pestyt kiutasítják a várból. 1849 áprilisában Debrecenbe megy, ahol felajánlja szolgálatait a temesvári születésű Klapka György helyettes hadügyminiszternek, aki a minisztérium igazságügyi osztályán foglalkoztatja. A szabadságharc alatt Budára, Aradra, Lugosra kerül a harc változó színhelyei szerint. A temesvári vesztes csatát követően Törökországba menekül, ahol Vidinben tűri a száműzetés gyötrelmeit. Betegen tér vissza, ugyanis megengedik neki, hogy családja ápoltathassa. De hamarosan Pestre kísérik a börtönbe, ahonnan 1850 februárjában engedik ki.
Hazaérve Mehádiára indul, ott hagyott dolgaiért. Azzal gyanúsítják, hogy tud a korona hollétéről, ezért elfogják és Orsován kínvallatásnak vetik alá. Miután kiderül ártatlansága, hazaengedik Temesvárra. Itt az 1850 őszén alakuló kereskedelmi és iparkamara titkárává választja, ahol 1864-ig működik. 1857-ben Pesty a kereskedelmi kamara képviseletében részt vesz a bécsi statisztikai kongresszuson. 1858-ban a Krassó vármegyei és határvidéki bányavárosokat utazza körbe és a bányaipart tanulmányozza.
1858-ban Johan Coronini vajdasági kormányzó engedélyt ad ki egy enciklopédikus lap kiadására, ez – a Delejtű – 1861. július 23-ig jelenik meg Pesty szerkesztésében, elsősorban természettudományos és gazdasági cikkeket közöl. A lap titkos célja a Temesi Bánság és Szerb Vajdaság Magyarországhoz való visszacsatolásának az előkészítése. Ezért a lapot több ízben lefoglalják, lakásán házkutatnak, iratait kosárszámra elkobozzák. A kormányzóságban Coroninit felváltó Saint Quentin altábornagy Pestyt letartóztatja és várfogságba viteti, de az Októberi Diploma után kénytelen szabadon bocsájtani.
Ebben az időben jelennek meg a Temesvár múltja, A tatárjárás korabeli magyar nádorokról, a Magyar helynevek c. értekezései. Miután 1859. december 16-án az Akadémia levelező tagjává választják,1861-ben A templáriusok Magyarországon címmel megtartja székfoglaló beszédét. 1862-ben, a londoni világkiállításra ismét a kereskedelmi kamara küldi ki, ahol egy hónapig tartózkodik, több hónapot pedig tapasztalatszerzésre használ fel Franciaországban, Belgiumban és Németalföldön.
Temesvári polgárok 1861-ben a polgármesteri hivatalra jelölik, ő a jelölést nem fogadja el; azonban az év végén Arad választói a kihirdetett országgyűlésre képviselőül választották
meg. Másodszor képviselőnek 1876-ban Körmöcbánya (ma: Kremnica, Szlovákia) választja meg, ugyanez évben nyeri el a királyi tanácsos címet.
Pesten 1864-ben megalakul az Első Magyar Iparbank, amely titkárának Pestyt választja meg, aki Pestre költözik. Ekkor tudományos szempontból roppant termékeny időszak kezdődik el számára.
1865-ben engedélyt kér és kap arra, hogy Századok címmel történelmi folyóiratot indítson. 1867-ben Ipolyi Arnolddal és Horváth Mihállyal megalapítja a Magyar Történeti Társulatot. Újabb munkái: A perdöntő bajvívások története Magyarországon (1865), A temesi bánság elnevezésének jogosulatlansága (1868). 1870 és 1885 között átkutatja Magyarország valamennyi levéltárát, a magán levéltárakat is beleértve. Sikerül összeállítania egy tízezer darab, eredeti és sajátkezű másolatból álló oklevélgyűjteményt. Ezután egymásután jelennek meg alapvető munkái: a kétkötetes A világtörténelem napjai (1870), Szörény vármegyei hajdani oláh kerületek (1877), Brankovics György rác despota birtokviszonyai Magyarországon és a háromkötetes A Szörényi Bánság (1877-78). Ezeknél is fontosabb munkái: Az eltűnt régi vármegyék (1880) két kötete és A várispánságok története (1882). Szintén 1882-ben jelenik meg nagy feltűnést keltő tanulmánya német nyelven: Die Entstehung Croatiens, ebben a Horvátország és Magyarország közötti viszonyt elemzi szenvedélymentesen, miként a 100 politikai és történeti levél Horvátországról címűben.
Az Akadémia rendes taggá 1877-ben választja, időközben a II. osztály titkára s a történettudományi bizottság előadója is.
Temes és Krassó vármegye már 1868-ban megbízza Pestyt monográfiájának megírásával. Így születik meg a háromkötetes Krassó vármegye története (1883-84). Ebben az időben jön létre a magyarországi Vatikáni Okirattár-Bizottság, mely egyik feladatául tűzte ki a Rómában lévő pápai tizedjegyzékek lajstromának lemásolását. Ezzel Pestyt bízzák meg, aki ezért több hónapot tölt Rómában, a vatikáni levéltárban. Utolsó nagy műve 1888-ban jelenik meg: Magyarország helynevei, melyhez 1864-től gyűjti az anyagot. Az egész anyag 67 kötetet jelent, ebből életében csupán egy jelent meg, mert Pesty 1889. november 23-án Budapesten eltávozik az élők sorából.
A temesvári Heti Új Szó 2008-ben kulturális teljesítmények elismerésére Pesty Frigyes Emlékérmet alapít.
