Отто Франк вырос в обеспеченной семье. В 1909-11 гг. жил в Нью-Йорке, работал в универмаге "Мэйсис", затем в банке. По возвращении в Германию жил в Дюссельдорфе, работал в нескольких небольших компаниях. Во время Первой Мировой войны служил в немецкой армии, дослужился до звания лейтенанта. В 1925 г. он женился на Эдит Голлендер (1900-1945), у них родились две дочери - Марго и Анна. Позже Отто основал фирму по производству джемовых примесей "Опекта".

С ростом антисемитизма в нацистской Германии Отто с семёй перебрался в Амстердам. Он неоднократно пытался эмигрировать в Соединённые Штаты Америки или на Кубу, но сделать это ему не удалось. В мае 1940 г. Германия оккупировала Нидерланды, и в стране начались преследования евреев. После того, как на имя  Марго пришла повестка в гестапо, семья Франк переселилась в убежище, устроенное сотрудниками "Опекты".

В течение нескольких лет Отто Франк и его семья прятались в этом убежище, однако в августе 1944-го года место их укрытия стало известно фашистам и Отто, его жена и дочери были арестованы. Вскоре они оказались в Освенциме и через некоторое время разделены. Марго и Анна были отправлены в концлагерь Берген-Бельзен, где в марте 1945-го года, за несколько дней до освобождения лагеря, умерли от тифа. Отто Франк оказался на свободе 27-го января 1945-го года. Он был на грани жизни и смерти.

После того, как Отто узнал о гибели своей семьи, он задался целью обнародовать дневник Анны. В июне 1947-го года дневник был издан - со значительными сокращениями. В 1960-м дом, где скрывалась семья Франк, был превращён в музей, который ежегодно посещают сотни тысяч людей. В 1953-м году Отто Франк вновь женился и переехал в Швейцарию. Он умер от рака легких.

Имя Отто происходит от германского корня aud - "богатство". Фамилия Франк происходит от названия исторической области Франкония (на юге Германии).