Il 24 giugno 2009 la società sottoscrive un accordo con un nuovo allenatore che prende il posto di Braglia: si tratta di Francesco Moriero. Il contratto con il neo tecnico canarino prevede la durata di due anni.
La squadra inizia la stagione 2009-2010 in Coppa Italia, dove i ciociari superano il Varese e il Bologna entrambe ai rigori nel secondo e terzo turno di qualificazione, arrivando così per la prima volta al quarto turno nel quale vengono sconfitti a Verona dal Chievo.
In campionato il Frosinone ottiene tre vittorie su tre partite (tra le quali spicca il successo esterno a Lecce) che pongono la squadra ciociara da sola in testa alla classifica di Serie B per la prima volta nella sua storia. La squadra rimane al primo posto solitario dalla 7ª alla 10ª giornata. Poi per la formazione di Francesco Moriero arriva un solo punto in sei partite, che fa scivolare la formazione canarina a metà classifica. Il girone d'andata si chiude con i ciociari in zona Play-off, con 31 punti.
Nel girone di ritorno una lunga serie di risultati negativi portano i ciociari a ridosso della zona retrocessione. Il 24 aprile, dopo la sconfitta (4-1) subita in casa dell'Albinoleffe, Moriero viene esonerato e la squadra affidata al tecnico Guido Carboni. Il Frosinone di Carboni esordisce con una sconfitta casalinga (0-2) contro il Cesena candidato alla promozione in Serie A, seguita da tre vittorie consecutive ed un pareggio che valgono la salvezza.
La stagione prossima 2010-2011 sarà la quinta partecipazione consecutiva del Frosinone nel campionato di Serie B.
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