Narozen v Outěchovicích (Velká Chýška – Útěchovice pod Stražištěm) u Pelhřimova, zemřel v Praze. Studoval na Konzervatoři Praha. Divadelní dráhu zahájil jako autor parodistické hříčky Kithairon, kterou uvedla v roce 1923 Scéna adeptů. V polovině 20. let, kdy různé skupiny mladých herců vyjadřovaly svůj generační pocit poválečného životního optimismu divadlem bujaré hravosti, se projevil v čele skupiny konzervatoristů jako nejvynalézavější a nejpodnikavější režisér tohoto mladého divadla. Jeho nastudování her z let 1924–1926 (Jevrejnov: Veselá smrt, 1924; Goll: Pojištění proti sebevraždě, 1925; úprava Molierovy komedie George Dandin s názvem Cirkus Dandin, 1925; anonymní středověká Fraška o mistru Mimínovi a Aristofanova fraška Ženy o Thesmoforiích, hraná s názvem Když ženy něco slaví, 1926) představovala nástup dovádivé, dadaisticky provokující, rozhýbané a roztančené komiky, jež se programově odlišovala od složité psychologie i expresionistické exaltace oficiálních scén.

K největší systematičnosti a ideové průbojnosti dospěly snahy mladých ve sdružení Devětsil, založeném v roce 1920. Při něm se na konci roku 1925 zásluhou Frejky a Jindřicha Honzla ustavilo Osvobozené divadlo, kde na jaře v roce 1926 oba režiséři zahájili řadu svých poetických inscenací. Spontánní, hravě nevázaný projev Frejkův se tu však nemohl proti Honzlově systematičnosti prosadit. Proto Frejka na jaře roku 1927 Osvobozené divadlo opustil a založil divadélko Dada, v němž sledoval nejen program destruktivního dadaismu, ale i divadla revuálně satirického a parodizujícího. Uváděl hry poetistické i hry tradičního typu, jež v duchu lyrického poetismu a konstruktivismu oživoval.

V Moderním studiu (od února 1929), jež navazovalo na Dada, se již plně přiklonil k moderním interpretacím tradičních textů (Shakespeare: Romeo a Julie, 1929) a hledal spojení s širšími kruhy publika. Když kolem roku 1929 končila doba experimentů poetistické avantgardy a mladí umělci přecházeli na větší scény, nastoupil do Národního divadla, kde působil od počátku roku 1930 do srpna 1945.

V Národním divadle nejdřív uváděl hry lyricky snových a hravých poloh (Achard: Marcelina, Nezvalova úprava hry Calderona de la Barcy Schovávaná na schodech, Nezval: Milenci z kiosku, Neveux: Julie aneb snář) a již zde projevil schopnost navázat na tradici hilarovské emocionality a zároveň ji vylehčit metaforickou obrazností z avantgardní poetiky. Podnikal studijní cesty do Francie, Belgie, Rakouska, Anglie a Německa. Širší pole působnosti se mu otevřelo po smrti K. H. Hilara v roce 1935, kdy nový šéf činohry O. Fischer zdůraznil postavení básníka v hierarchii divadelních složek a kdy Frejka získal možnost inscenovat závažná dramatická díla a spoluurčovat profil ND v době vzrůstajícího fašistického nebezpečí.

Do roku 1935 spadá také jeho cesta do SSSR, kde se na moskevském festivalu sešel s V. Mejercholdem, a dále i začátek pravidelné spolupráce s výtvarníkem F. Tröstrem. Na jejím počátku stojí Frejkova a Lacinova úprava Aristofanovy komedie Ptáci, jež ve Frejkově inscenačním pojetí nabyla protifašistického zaměření. Za nacistické okupace byl jako režisér umělecké levice potlačován. V té době zdůrazňoval ještě více než dříve múzičnost svých inscenací, na nichž spolupracovali výtvarník J. Trnka, hudebník M. Ponc a řada dalších.

Po květnu 1945 byl jmenován uměleckým šéfem a ředitelem Divadla na Vinohradech. V roce 1950 byl přeřazen do Hudebního divadla Karlín. Na podzim roku 1952 ukončil dobrovolně svůj život. Velké zásluhy získal i jako zakladatel Akademie múzických umění (v roce 1945) a jako profesor činoherní režie na Konzervatoři Praha a na Divadelní fakultě AMU. Vedle četných článků a studií vydal knihy: Člověk, který se stal hercem (1929), Živé divadlo (1936), O divadlo vskutku národní (1939), Deník Jarmily Horákové (1940), Smích a divadelní maska (1942), Železná doba divadla (1945). Vydal knihu z jihočeského prostředí Outěchovice.

V listopadu 1949 dostal II. cenu Divadelní žatvy 1949 ve skupině režisérů za inscenaci Gorkého hry Dostigajev a ti druzí. Byl manželem choreografky Dagmar Vondrové. Pohřben je v Praze v Urnovém háji krematoria Strašnice (STU 6, 2283).