Frank Theuns étudie au Conservatoire Royal de Musique de Bruxelles la flûte à bec, flûte traversière, le contrepoint et la composition. Il se perfectionne ensuite en flûte baroque dans la classe de Barthold Kuijken et y acquiert le Diplôme Supérieur avec la plus grande distinction.
Depuis lors, il s'est produit dans les plus grands ensembles et orchestres baroques d'Europe : Il Fondamento (Paul Dombrecht), Anima Eterna (Jos Van Immerseel), Les Talens Lyriques (Christophe Rousset), Le Concert des Nations (Jordi Savall), Explorations (Roel Dieltiens), Les Agrémens (Jean Tubéry, Guy Van Waas), l'Orchestre de la Chapelle Royale (Philippe Herreweghe) et la Petite Bande (Sigiswald Kuijken), élargissant d'autant son expérience dans la pratique des flûtes historiques.
Les dernières années, Frank Theuns se profile de plus en plus comme "connoisseur" de flûtes françaises telles que la Naust, la Rippert et la Hotteterre.
Après un premier CD dédié aux sonates de Johann Philipp Kirnberger (Eufoda) salué par la presse, Frank Theuns enregistre plusieurs CD pour le label Accent : Flute Music at the Berlin Court, Les heureux moments (Hotteterre) et L'insinuante (sonates de M. Blavet) qui, en 2004, obtient un Diapason d'or et un 10 dans la revue Classica Répertoire. En 2005 deux nouveaux CD sortent chez Accent, La Veloutée et Les Ramages, respectivement consacrés à Joseph Bodin de Boismortier et à Michel Pignolet de Montéclair. En 2006, Frank Theuns enregistre le Concerto pour flûte et harpe de Mozart chez Zig-Zag Territoires avec l'orchestre Anima Eterna, sous la direction de Jos van Immerseel. Ce disque reçut multiples prix, dont un Diapason d'Or.
Frank Theuns est professeur de flûte baroque et de musique de chambre à l'Institut Lemmens de Louvain, de flûte baroque et de flûte renaissance au Conservatoire Royal de Musique de Bruxelles et au Conservatorio del Liceo à Barcelone. Il est très régulièrement invité à donner des master classes en Europe et aux Etats-Unis (La Haye, Murcia, Pamparato, Leuven, Parma, Madrid, Salamanca, Atlanta).