Ohne je in einem NHL Entry Draft ausgewählt worden zu sein, unterschrieb der Torhüter am 15. August 2005 einen Vertrag als Free Agent bei den New Jersey Devils. In der Saison 2005/06 spielte Doyle jedoch ausschließlich für deren AHL-Farmteam, die Albany River Rats, und in den beiden folgenden Jahren für das neue AHL-Farmteam von New Jersey, die Lowell Devils. Am 1. September 2008 unterschrieb der Kanadier einen zunächst für drei Monate befristeten Vertrag beim damaligen deutschen Vizemeister Kölner Haie, die ihn als Ersatz für den schwer erkrankten Robert Müller verpflichteten.[2][3] Sein DEL-Debüt gab Frank Doyle am 7. September 2008 während der Kölner 0:2-Niederlage bei den DEG Metro Stars.[4][5] Am 12. November 2008 gaben die Haie bekannt, dass Doyles Vertrag bis zum Saisonende verlängert wurde.[6] Anschließend erhielt er keinen neuen Vertrag.
Im November und Dezember 2009 spielte er bei den Charlotte Checkers, bevor er im Januar 2010 von den Alaska Aces verpflichtet wurde. Zwischen Februar und Mai 2010 stand er im Aufgebot der Worcester Sharks, die das Farmteam des NHL-Clubs San Jose Sharks sind. Im Juni 2010 unterschrieb er einen Vertrag beim italienischen Erstligisten SHC Fassa.
Dort verweilte er drei Saisonen, anschließend ließ Doyle von 2013 bis 2015 seine aktive Karriere bei den Sheffield Steelers in der britischen Elite Ice Hockey League ausklingen.