Родился в Берлине в еврейской семье продавца муки Курта Розенталя и Эльзы Розенталь (урождённая Кирштейн). В 1932 году поступил в Берлинский университет, где изучал античные и восточные языки и цивилизации. Учителями Роузенталя были Карл Беккер, Ричард Вальзер и Ханс Генрих Шедер. В 1935 году получил степень доктора философии за исследование, посвященное пальмирским надписям (нем. Die Sprache der Palmyr?nischen Inschriften). Преподавал в разных странах.
После года преподавания во Флоренции Розенталь участвует в движении «Наука иудаизма» (нем. Wissenschaft des Judentums) и преподаёт в раввинской семинарии в Берлине. В 1938 году он завершил работу по истории арамейских исследований, за которую был удостоен награды Немецкого восточного общества (нем. Deutsche Gesellschaft Morgenl?ndische). Из-за своего еврейского происхождения Розенталь не получил премию, но по инициативе Шедера ему вручили специально отлитую золотую медаль.
В декабре 1938 года, вскоре после печально известной Хрустальной ночи, Розенталь покинул Германию и, по приглашению шведского историка религий Хенрика Нюберга, уехал в Швецию. В апреле 1939 года он переехал в Англию, а в 1940 году отправился в США, получив приглашение работать в Еврейском объединённом колледже (англ. Hebrew Union College) в Цинциннати, штат Огайо. В 1943 году Розенталь становится гражданином США. Во время Второй мировой войны он занимался переводами с арабского языка для Управления стратегических служб в Вашингтоне, округ Колумбия. После войны Розенталь вернулся к академическим исследованиям, сначала в Еврейском объединённом колледже, а в 1948 году стал преподавателем Университета Пенсильвании. В 1956 году он был назначен профессором семитских языков (англ. Louis M. Rabinowitz professor of Semitic languages) в Йельском университете. В 1967 году Розенталю присуждается высшее академическое звание Йельского университета (англ. Sterling Professor), а в 1985 году он становится почётным профессором. Был президентом Американского ориенталистского общества (англ. American Oriental Society).
Скончался 8 апреля 2003 года в Нью-Хейвене. Розенталь не был женат, большая часть его семьи, в том числе старший брат Гюнтер, погибли в лагерях смерти.
Профессор Розенталь был плодовитым и квалифицированным учёным, внёсшим весомый вклад в развитие источнико-критических исследований арабской литературы в США. В 1952 году он выпустил «Историю мусульманской историографии», которая стала первым исследованием этой огромной темы. Розенталь много писал об исламской цивилизации, в том числе о мусульманской концепции свободы, классическом наследии в исламе, самоубийстве в исламе. Также он опубликовал три тома эссе, два тома переводов из истории средневекового арабского историка Ат-Табари. Перу Роузенталя принадлежит работа, посвященная исследованию феномена знания в средневековом исламе, — «Торжество знания: Концепция знания в средневековом исламе».
Одной из самых известных работ Роузенталя стал аннотированный трёхтомный перевод на английский язык «Мукаддима» («Пролегомены» или «Введение») средневекового арабского философа и историка Ибн Хальдуна (англ. «The Muqaddimah. An Introduction to history»). Во время работы над переводом Розенталь отправился в Стамбул для изучения рукописей, среди которых был автограф Ибн Хальдуна.
Розенталь публиковался на немецком и английском языках. Его книги переводились на арабский, русский и турецкий языки.
Розенталь был членом целого ряда научных организаций: Немецкое восточное общество, Американское философское общество, Американская академия искусств и наук, Американская академия Cредневековья (англ. Medieval Academy of America), Американская академия еврейских исследований (англ. American Academy of Jewish Research), Национальная академия деи Линчеи (Рим), Академия искусств и наук Коннектикута (англ. Connecticut Academy of Arts and Sciences), Британская академия и Американское ориенталистское общество. Был награждён многими академическими наградами, среди которых медаль Giorgio Levi della Vida (1977) и «Премия Харви» (Хайфский университет, 1984), а также почётные степени Еврейского объединённого колледжа, Еврейского университета в Иерусалиме, Тель-Авивского, Тюбингенского и Колумбийского университетов.
Роузентал Ф. Торжество знания. Концепция знания в средневековом исламе (Перев. с англ.). — М.: «Наука», 1978 г. — 372с.