وی تحصیلات ابتدایی و متوسطه را در شهرستان لاهیجان به پایان رساند و در خردادماه سال ۱۳۶۸ موفق به کسب مدرک دیپلم در رشته ریاضی فیزیک گردید و در آزمون سراسری همان سال شرکت نمود و در رشته‌های مختلف از جمله مهندسی کشتی وزارت بازرگانی و مهندسی مکانیک صنایع دفاع و مهندسی تکنولوژی فرماندهی و کنترل رشته کنترل شکاری دانشگاه هوایی پذیرفته شد.
اسماعیلی با توجه به علاقه‌ای که به حرفه نظامی‌گری داشت، رشته مهندسی تکنولوژی فرماندهی و کنترل دانشگاه هوایی را انتخاب کرد و سال ۱۳۶۸ وارد دانشگاه هوایی شد و در سال ۱۳۷۲ در این رشته با دریافت مدرک کارشناسی.
وی در سال ۱۳۷۳ به گروه پدافند هوایی دزفول منتقل و به عنوان افسر آموزش ارزیابی عملیات رادار و جانشین رئیس عملیات رادار عهده‌دار مسئولیت شد و در سال ۱۳۸۰ به معاونت عملیات فرماندهی پدافند هوایی منتقل و رئیس دایره تمرینات مدیر آموزش عملیات شد.
اسماعیلی در سال ۱۳۸۲ به گروه پدافند هوایی آبدانان منتقل و در این گروه در مشاغل مختلف از جمله جانشین سایت رادار، فرمانده سایت، معاون عملیات گروه و جانشین گروه منصوب گردید و با انتقال به معاونت عملیات نهاجا در سمت مدیر ارزیابی عهده‌دار مسئولیت شد.
وی در سال ۱۳۸۷ به معاونت عملیات قرارگاه پدافند هوایی خاتم‌الانبیا (ص) منتقل و در سمت مدیر رادار عهده‌دار مسئولیت گردید و از سال ۱۳۸۸ تا تاریخ ۱۶/۶/۸۹ جانشین فرماندهی اطلاعات و شناسایی را به عهده داشت.
اسماعیلی همچنین سمت فرماندهی منطقه پدافند هوایی مرکزی(اصفهان) را در کارنامه خود دارد.
وی در سال ۱۳۸۱ دوره عالی رسته‌ای و در سال ۱۳۸۶ دوره کارشناسی ارشد (دافوس آجا) را با موفقیت به پایان رسانده است.
اسماعیلی در سال ۱۳۸۹ بنا به پیشنهاد امیر فرماندهی محترم کل آجا و تصویب مقام معظم رهبری و فرماندهی کل قوا، طی حکمی به سمت فرماندهی قرارگاه پدافند هوایی خاتم‌الانبیاء(ص) منصوب شده است.
امیر سرتیپ ستاد کنترل و فرماندهی فرزاد اسماعیلی، دومین فرمانده قرارگاه پدافند هوایی خاتم‌الانبیاء(ص) آجا می‌باشد.
در تاریخ ۸ خرداد ۱۳۹۷ طی حکمی ازسوی رهبرانقلاب و فرمانده کل قوا سرتیپ علیرضا صباحی‌فرد جایگزین اسماعیلی در فرماندهی این قرارگاه شد. او سپس به‌عنوان دستیار فرمانده کل ارتش ایران معرفی شد.
