Schwerpunkt der Forschungsgruppe Frangakis ist die Untersuchung der makromolekularen Organisation lebender Zellen mittels Kryoelektronentomographie. Kryoelektronentomographie ist die einzige Technik, mit der Bilder intakter Zellen in einer nahezu nativen Umgebung gewonnen werden können. Die Tomogramme beinhalten eine riesige Informationsmenge; sie sind im wesentlichen eine dreidimensionale Darstellung des zellulären Proteoms und zeigen das gesamte Netzwerk der makromolekularen Interaktionen.