Li okupiĝis en Berlino kun Hertz pri kinetiko de la elektronoj, atomoj kaj molekuloj, pri elektra konduktiveco de la vaporoj kaj gasoj. Iliaj eksperimentoj pruvis, ke kiam libera elektrono interpuŝiĝas kun atomo, la elpuŝo de alia elektrono el la atomo bezonas minimuman energion kaj tiu energia kvanto (joniga potencialo) estas diversa ĉe la elementoj. La konstatoj de Franck kaj Hertz signifis la unuan eksperimentan pruvon de lakvantuma teorio deNiels Bohr.
James Franck, Chicago 1952
Franck en 1933 elparolis kontraŭ la aranĝoj de la nova nacisocialisma registaro, poste abdikis pri la katedro kiel protesto. Li translokiĝis kun sia familio en Usonon, kie oni faris lin en 1935 fizika profesoro de la baltimoraUniversitato Johns Hopkins. Tri jarojn poste, li iĝis gvidanto de la fizika-kemia katedro de laĈikaga Universitato.
Dum laDua Mondmilito, li iĝis gvidanto de la metalurgia laboratorio de la universitato. Tiu instituto aktive partoprenis en laProjekto Manhattan, kiu celis produkton de atombombo. Post sukceso de la programo – en junio de 1945 – porparolis tiun sciencistan grupon, kiu instigis la militistajn gvidantojn prezenti la efikon de la bombo sur neloĝata areo, por la japanaj militestroj.
Li pensiiĝis kiel profesoro en 1947, sed plulaboris ĝis 1956 kiel gvidanto de la fotosintez-esplora grupo de la Ĉikaga Universitato.
