Die einstige Bauernschaft namens "Vrilingctrope" umfasste im 13. Jahrhundert um die 90 Einwohner*innen. Angehörig war sie dem Stift Essen. Zur Zeit der Industrialisierung wuchs die Bevölkerung durch den Zuzug von Bergarbeitern stark an. Bereits 1900 lebten hier 1369 und 1928 schon 3836 Einwohner. Heute erreicht Frillendorf eine Einwohnerzahl von beinahe 6000.
Aus der ursprünglichen Bauernschaft wurde ein wirtschaftsstarker Industriestandort mit mehreren Schachtanlagen und Kokereien. 1850 wurde hier die Zeche Königin Elisabeth in Betrieb genommen. Benannt wurde sie nach der Frau des preußischen Königs Friedrich Wilhelm IV. Das Gelände des ehemaligen Schachts Hubert ist heute ein Verkehrsübungsplatz.
Der vom Architekten Edmund Körner entworfene Frillendorfer Wasserturm wurde 1925 gebaut. Dies war zwingend notwendig, da die Zeche Königin Elisabeth eine sogenannte Mergelzeche war. Es musste zunächst Grubenwasser abgepumpt werden, da die Gesteinsschichten stark wasserführend waren. Hierdurch verringerte sich der Grundwasserspiegel und die Brunnen lagen trocken. Dem wirkte der Wasserturm entgegen und sicherte so das Leben in Frillendorf. Der Wasserturm ist bis heute in Betrieb.
1902 gründete die katholische Kirche in Frillendorf, aufgrund des Bevölkerungswachstums, einen Kirchenbauverein. Dem Baubeginn der Schutzengelkirche im Jahr 1923 folgte die erste Weihnachtsmesse im Jahr 1924. Erst 1958, mit der Fertigstellung des Turms, war der Bau vollständig abgeschlossen.
Aufgrund der Kohlenkrise wurde 1966 die Kohleförderung auf der Zeche Königin Elisabeth eingestellt, nachdem sie mit der Zeche Katharina zusammengelegt worden war. Die Schächte und Förderanlagen wurden nach und nach stillgelegt, da sie wirtschaftlich nicht mehr rentabel waren. Teilweise wurden die Gebäude des Schachts Emil zu Wohnungen umgebaut. Hier befindet sich heute eine Malschule. An der Hubertstraße und an der Elisabethstraße sind die Bergmannshäuser teilweise noch erhalten.