В область научных интересов У. И. Франкфурта входили теория термоэлектричества, история и философия физики. Им были составлены многие "Эйнштейновские сборники", содержащие статьи, письма и высказывания Альберта Эйнштейна, воспоминания деятелей науки о встречах с Эйнштейном, работы известных ученых по теории относительности и актуальным проблемам современной теоретической физики в целом. Также он являлся составителем книг из серии "Классики науки", сборников работ по истории физики и механики. Им были написаны книги по истории физики, возникновению и развитию таких ее областей, как теория относительности, квантовая механика, атомная физика. Из-под его пера (в соавторстве с А. М. Френком, А. В. Лебединским, Е. М. Кляусом и И. Б. Погребысским) вышли научные биографии многих выдающихся ученых, в числе которых — Христиан Гюйгенс, Джозайя Уиллард Гиббс, Герман Гельмгольц, Хендрик Антон Лоренц, Нильс Бор, Блез Паскаль, Макс Планк.