Otto Frank étudie la médecine à Munich et à Kiel entre 1884 et 1889 (approbation à Munich 1889). During 1889 to 1891 he undertook training in mathematics, chemistry, physics, anatomy and zoology in Heidelberg, Glasgow, Munich and Strasbourg. 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 (doctorat).

Par la suite, à partir de 1894, Frank a travaillé comme assistant à l’Institut physiologique de Carl von Voit à Munich où il a étudié la fonction cardiaque en utilisant des approches dérivées d’analyses thermodynamiques antérieures de la contraction du muscle squelettique. Ses travaux sur le comportement du muscle cardiaque ont fait l’objet de ses travaux postdoctoraux. En 1902, il devint Professeur extraordinaire et de 1905 à 1908, il entreprit de nouveaux travaux sur ce sujet avant de devenir professeur titulaire (Ordinariat). Puis il est retourné à München pour continuer ce travail. Jean J. Wiggers a visité le laboratoire de Frank en 1912 et a trouvé Frank un ‘analyste brillant, un systématiste habile, un mathématicien talentueux et un penseur créatif… », mais secret et difficile à travailler. Wiggers retourna aux États-Unis à l’automne 1912 après avoir « fait passer clandestinement » des copies de certains équipements de Frank avec lui, malgré cela, Wiggers et Frank semblent avoir entretenu des relations cordiales par la suite. Frank semble avoir été un enseignant exigeant et Richard Bing, rédacteur en chef du Journal of Molecular and Cellular Cardiology, qui a étudié avec Frank, l’a rappelé comme ‘…une sainte terreur, détestant la médiocrité, et beaucoup d’étudiants ont mordu la poussière lors de l’examen de physiologie « . Frank a continué à travailler à München jusqu’à sa retraite forcée en 1934 en raison de son opposition au régime nazi.