Die Kernforschungsbereiche von Frauke Brosius-Gersdorf konzentrieren sich auf:

- Öffentliches Recht und Verfassungsrecht, insbesondere Demokratieentwicklung und Regierungsführung.

- Umwelt- und Klimarecht, mit Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und europäischen Regulierungen.

- Verwaltungswissenschaft, inklusive Digitalisierung der öffentlichen Verwaltung und Bürgerbeteiligung.

- Menschenrechte, besonders im Kontext internationaler Beziehungen.

Ihre Forschung wird regelmäßig in Fachzeitschriften und Büchern veröffentlicht und fließt in politische Debatten ein, z.B. durch Gutachten für Regierungsstellen.