Sohn eines Ffter Schusters.
Schüler des Gymnasiums. F. zeigte schon früh Interesse für Zoologie und insbesondere Ornithologie sowie Geschicklichkeit im Präparieren von Tieren. Mitglied der „Gesellschaft naturhistorischer Freunde“. Da die finanziellen Verhältnisse seines Vaters ihm kein Studium erlaubten, begann F. eine kaufmännische Lehre in Ffm. Auf Empfehlung des Zoologen Bernhard Meyer aus Offenbach engagierte ihn der russische Generalkonsul Georg Heinrich von Langsdorff während eines Besuchs in Ffm. als Gehilfen für eine Expedition in die Tartarei und nach Persien. F. folgte Langsdorff zur Vorbereitung der Exkursion 1809 nach St. Petersburg. Die geplante Reise scheiterte aus politischen Gründen. F. blieb in St. Petersburg und bildete sich in den Naturwissenschaften und im Präparieren von Tieren weiter. 1812 begleitete er den inzwischen zum Generalkonsul von Brasilien ernannten Langsdorff nach Brasilien. Bei einem halbjährigen Zwischenaufenthalt in Schweden knüpfte er Kontakte zu führenden Naturwissenschaftlern in Stockholm und Uppsala, die ihn an den schwedischen Generalkonsul in Brasilien empfahlen, und er wurde Mitglied der Schwedischen Akademie der Wissenschaften. Am 29.8.1813 Ankunft in Rio de Janeiro, wo sich F. bald wegen Meinungsverschiedenheiten von Langsdorff trennte. Sein Gönner wurde nun der schwedische Generalkonsul Lorenz Ritter von Westin. Mit dessen Unterstützung unternahm F. 1814 seine erste Forschungsreise in das Innere des Landes (vgl. Denkschrift über diese Reise an die Schwedische Akademie der Wissenschaften, 1815). Seit 1815 Professor der Zoologie im Dienst des Königs von Brasilien. Es folgten weitere Exkursionen in das Landesinnere, u. a. 1815/16 gemeinsam mit Prinz Maximilian von Wied-Neuwied (vgl. dessen Schrift „Reise nach Brasilien in den Jahren 1815 bis 1816“, Ffm. 1820). Die Ausbeute seiner Reisen schickte F. an verschiedene naturwissenschaftliche Museen in Europa (Moskau, Stockholm, Leyden, Berlin). Die SNG ernannte ihn gleich nach ihrer Gründung zu ihrem Mitglied und unterstützte seine Forschungen finanziell. Er sandte zwei große Sendungen wertvoller Stücke (vor allem Vögel und Insekten) nach Ffm. Mitbegründer der Siedlung Leopoldina (1817), der ersten deutschen Pflanzerkolonie in Brasilien. Seine Erfahrungen veröffentlichte er in „Beiträge zur näheren Kenntniss des Kaiserthums Brasilien nebst einer Schilderung der neuen Kolonie Leopoldina und der wichtigsten Erwerbszweige für europäische Ansiedler, sowie einer Darstellung, wodurch neue Ansiedlungen mißglückten“ (Ffm. 1824). F. starb auf einer Pflanzung in Leopoldina und wurde von seinen Freunden im nahen Vicoza begraben.
Mitglied verschiedener naturwissenschaftlicher Akademien und Gesellschaften.
Prinz Wied-Neuwied benannte eine von F. entdeckte Fledermausart „Diclidurus Freyreissii“, Heyden einen Käfer „Cucujus Freyreissii“ (1827).