На фронт Великої Вітчизняної війни полковник І. Ф. Фролов прибув у січні 1943 року, коли був призначений командувачем артилерії 3-го механізованого корпусу (командир корпусу — М. Ю. Катуков). Брав участь з корпусом у Курській битві, в розпал якої 14 липня 1943 року було призначено командувачем артилерією 1-ї танкової армії. Був ним по січень 1944 року і потім з червня 1944 до кінця війни, коли армія стала іменуватися 1-ю гвардійською танковою армією. Добре керував діями артилеристів армії в Курській битві, в Белгородско-Харківській, Житомирсько-Бердичівській, Львівсько-Сандомирській, Вісло-Одерській, Східно-Померанській та в Берлінській наступальних операціях. За вміле командування артилерією армії в роки війни був нагороджений п'ятьма бойовими орденами.