Han var med på det danske landshold, der vandt bronze ved OL i Rio de Janeiro i 2016 og bronze ved VM i banecykling i holdforfølgelse. Han blev dansk juniormester i linjeløb i 2016. I 2020 vandt Frederik Rodenberg sammen med sine holdkammerater, Lasse Norman Hansen, Julius Johansen og Rasmus Pedersen, VM-guld i banecykling i 4000 meter holdforfølgelsesløb. Finalesejren over New Zealand blev sikret i tiden 3.44,672 minutter, hvilket var ny verdensrekord, deres tredje på blot to dage. Præstationen var med til at give de fire ryttere prisen som Årets Sportsnavn 2020.