Fritz Thyssen wurde als Sohn des Industriellen August Thyssen in Mülheim an der Ruhr geboren. Seit 1885 Teilerbe des Konzerns, übernahm er ab 1897 verschiedene Positionen in dem Konzern seines Vaters, u.a. in dem Grubenvorstand der Zeche Gewerkschaft Deutscher Kaiser (1897), in dem Aufsichtsrat der Saar- und Mosel-Bergwerks-Gesellschaft (1900) und der Gelsenkirchener Bergwerks-AG (1907).

Nach dem Tod seines Vaters 1926 brachte er wesentliche Teile des Konzerns in die Vereinigte Stahlwerke AG ein, deren Aufsichtratsvorsitz er bis 1939 inne hatte. Als einer der ersten Industriellen unterstützte er öffentlich Adolf Hitler - auch mit Spenden. Thyssen hoffte in jener Zeit auf die Wiedererrichtung des alten Ständesystems. Am 1.06 1931 trat er daher auch in die NSDAP ein. Am 27.01 1932 konnte Adolf Hitler durch die Hilfe Thyssens vor dem Industrieklub Düsseldorf sprechen und somit für seine Partei werben. In dem November 1933 wurde Thyssen für die NSDAP Mitglied des Reichstages. 1935 entstanden erste Meinungsverschiedenheiten zwischen Thyssen und Hitler.

Mit den Pogromen vor allem gegen sogenannte Juden während der Reichskristallnacht endeten auch Thyssens in den Nationalsozialismus gesetzte Hoffnungen. 1939 emigrierte er, nach dem er sich offen gegen die Kriegspolitik von Hitler gestellt hatte, zuerst in die Schweiz und danach nach Frankreich. Sein Besitz in Deutschland wurde enteignet, er selbst ausgebürgert.

1940 wurde Thyssen verhaftet und nach Deutschland überführt. Dort wurde er in verschiedene Konzentrationslager gebracht. Nach Kriegsende wurde Thyssen durch die Alliierten gefangen genommen, jedoch 1948 wieder freigelassen. In dem selben Jahr zog er nach Buenos Aires (Argentinien). Am 8. Februar 1951 starb er dort. Fritz Thyssen war seit 1900 mit Amelié Thyssen (1877-1965) verheiratet.