Frank Schäfers Forschungsinteressen liegen in der interdisziplinären Forschung und Technologieentwicklung in den Bereichen Raumfahrt, Verteidigung und Sicherheit. Aktuelle Forschungsthemen beinhalten die Untersuchung des Verhaltens von Materialien und Strukturen unter Stoß- und Impaktlasten und wie sich diese beispielsweise bei Satelliten gegen Einschläge von Weltraunschrott oder gegen Einschlägen von Himmelskörpern einsetzen lassen. Darüber hinaus befasst er sich mit der Entwicklung und Erprobung wissenschaftlicher Nutzlasten und Kleinstsatelliten, die Entwicklung von energieautarken Funksensornetzwerken sowie Simulationstools in der Raumfahrttechnologie.
Frank Schäfer studierte ab 1987 Diplom-Physik mit Nebenfach Astronomie an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg und studierte von 1990 bis 1991 am Department of Physics and Astronomy der University of New Mexico (UNM) in Albuquerque, USA. Er promovierte 2001 an der Technischen Universität München in der Fakultät für Maschinenwesen.
Seit 1994 arbeitet er als Wissenschaftler am Fraunhofer EMI. Nach Stationen als Leiter der Gruppe Raumfahrttechnologie und stellvertretender Leiter der Abteilung Impaktphysik ist er seit 2015 stellvertretender Leiter des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik, Leiter der Abteilung Systemlösungen sowie des Geschäftsfelds Raumfahrt. Er hält eine Honorarprofessor an der Albert-Ludwigs- Universität Freiburg, in der Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen.
Frank Schäfer ist Mitglied der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, des International Programm Committee der International Astronautical Federation (IAF), im Board of Directors der Hypervelocity Impact Society. Er ist Delegierter der Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt im Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC). Frank Schäfer ist Autor beziehungsweise Co-Autor von über 100 Artikeln und hält 2 Patente.