Otto Frank studied medicine in München and Kiel between 1884 and 1889 (approbation in München 1889). During 1889 to 1891 he undertook training in mathematics, chemistry, physics, anatomy and zoology in Heidelberg, Glasgow, München and Straßburg. He then worked until 1894 as an assistant to Carl Friedrich Wilhelm Ludwig in the Physiologisches Institut in Leipzig. There in 1892 he completed his doctoral studies (Promotion).Anschließend arbeitete Frank ab 1894 als Assistent am Physiologischen Institut von Carl von Voit in München, wo er die Herzfunktion anhand früherer thermodynamischer Analysen der Skelettmuskelkontraktion untersuchte. Seine Arbeit über das Verhalten des Herzmuskels war das Thema seiner Postdoc-Arbeit. Im Jahr 1902 wurde er außerordentlicher Professor und von 1905 bis 1908 unternahm er weitere Arbeiten zu diesem Thema, bevor er ordentlicher Professor (Ordinariat) wurde. Dann kehrte er nach München zurück, um diese Arbeit fortzusetzen. Carl J. Wiggers besuchte Franks Labor 1912 und fand Frank einen „brillanten Analytiker, einen geschickten Systematiker, einen talentierten Mathematiker und einen kreativen Denker…“, aber geheimnisvoll und schwer zu arbeiten. Wiggers kehrte im Herbst 1912 in die USA zurück, nachdem er Kopien von Franks Ausrüstung mitgeschmuggelt hatte, obwohl Wiggers und Frank in der Folge herzliche Beziehungen gepflegt zu haben scheinen. Frank scheint ein anspruchsvoller Lehrer gewesen zu sein, und Richard Bing, Herausgeber des Journal of Molecular and Cellular Cardiology, der bei Frank studierte, erinnerte sich an ihn als ‚…ein heiliger Terror, hassen Mittelmäßigkeit, und viele Studenten biss den Staub in der Prüfung in der Physiologie‘. Frank arbeitete weiter in München bis zu seiner erzwungenen Pensionierung 1934 aufgrund seines Widerstands gegen das NS-Regime.