Det var AGF's første liganederlag siden 2. november sidste år.
Anders Hostrup blev matchvinder for gæsterne med sin scoring syv minutter før pausen.
Sejren var dog en endnu større triumf for FC Fredericias cheftræner, Peter Sørensen, som sidste år blev fyret i netop AGF.
For en måned siden sagde han ja til at overtage Fredericia for resten af sæsonen, efter at klubben fyrede cheftræner Nicolai Wael.
Siden har klubben spillet fem kampe uden nederlag, hvor Fredericia har hentet 11 point.
Peter Sørensen stod med succes i spidsen for Fredericia, inden han i 2010 blev hentet til AGF.
Klubben fyrede ham i februar sidste år.
Trods det uventede nederlag er AGF fortsat meget tæt på at rykke op i Superligaen sammen med Viborg, der sikrede oprykning onsdag aften.
AGF har 55 point fire runder før afslutningen, mens nummer tre, Lyngby har 46 point.
Fredericia er tredjesidst med 31 point. Holdet har fem point ned til AB, der ligger lige under nedrykningsstregen.
FC Fredericia spiller næste gang hjemme mod Horsens. Det er på onsdag.
