Окончил Фрайбургский университет (1963), дипломная работа в Мюнхенском университете Людвига и Максимилиана по исследованию вторичной электронной эмиссии золота при температуре плавления (1967). Исследовал электронно-микроскопические снимки с высоким разрешением методами разности изображений и реконструкции (1970). В качестве пост-докторанта он работал в Калтехе, в университете Калифорнии, Беркли, и в Корнеллском университете.
С 1972 года Франк был научным сотрудником в Институте биохимии им. Макса Планка, с 1973 года руководитель исследовательской группы в Кембриджском университете, с 1994 в Гейдельберге. С 2003 года он занимается преподавательской деятельностью в Колумбийском университете, где с 2008 года является профессором биохимии, молекулярной биофизики и биологических наук.