Im Januar 2015 gewann Frenzel zum zweiten Mal in Folge das Nordic Combined Triple in Seefeld. Auch 2015 gewann er wie im Vorjahr alle drei Wettkämpfe. Durch zwei anschließende Siege in Sapporo konnte er fünf Rennen in Folge gewinnen. Bei den Weltmeisterschaften 2015 in Falun gewann er zusammen mit Tino Edelmann, Fabian Rießle und Johannes Rydzek erstmals nach 28 Jahren wieder die Goldmedaille für ein deutsches Team. Mit Rydzek holte er im Teamsprint mit Silber eine weitere Medaille. Trotz bis dahin starker Saison und der führenden Position im Weltcup blieb er in den Einzelwettbewerben der WM ohne Podestplatz. Nach der WM gewann er zum dritten Mal in Folge die Weltcup-Gesamtwertung.