Yhteiset operaatiot ovat viraston toimista näkyvimpiä. Frontex lähettää satoja raja- ja merivartijoita sekä aluksia, autoja, ilma-aluksia ja muuta kalustoa avuksi jäsenvaltioihin, joilla on haasteita EU:n ulkorajoilla. Näitä operaatioita toteutetaan Euroopan meri- ja maarajoilla sekä kansainvälisillä lentoasemilla. Tällä hetkellä Frontex turvautuu operaatioissa pääasiassa EU:n jäsenvaltioiden ja Schengenin rajasäännöstöön osallistuvien maiden erikoistuneisiin toimihenkilöihin ja kalustoon mutta on siirtymässä kaluston vuokraukseen ja oman kaluston ostamiseen. Frontex pystyy myös hyödyntämään enintään 1 500 toimihenkilön reserviä, joka voidaan lähettää viidessä päivässä hoitamaan hätätilanteita Euroopan rajoilla.
Viraston Välimerellä toteutettavissa merioperaatioissa tuetaan Italiaa, Kreikkaa ja Espanjaa siirtolaispaineen käsittelyssä, mutta kaikissa sen operaatioissa autetaan myös puuttumaan rajat ylittävän rikollisuuden eri muotoihin. Merioperaatioihin kuuluu myös muita tehtäviä, kuten pilaantumisen ja laittoman kalastuksen seurantaa. Niitä toteutetaan yhteistyössä muiden EU:n virastojen, erityisesti Euroopan unionin lainvalvontayhteistyöviraston (Europol), Euroopan meriturvallisuusviraston (EMSA) ja Euroopan kalastuksenvalvontaviraston (EFCA) kanssa.