De à , Frosch a travaillé comme chercheur et directeur des programmes de recherche aux Hudson Laboratories de l'université Columbia à Dobbs Ferry, une organisation sous contrat avec l'Office of Naval Research. Jusqu'en 1953, il a travaillé sur des sujets liés aux sons sous-marins, au sonar, à l'océanographie, à la géologie marine, et à la géophysique marine.
En , Frosch a déménagé à Washington pour travailler à l'Advanced Research Projects Agency (ARPA) au sein du département de la Défense, avec le titre de Director for Nuclear Test Detection (projet VELA(en)), puis en tant que directeur adjoint de l'Advanced Research Projects Agency, partageant la responsabilité de gérer un programme de recherche et développement d'un budget annuel de 270 millions de dollars. En il est devenu secrétaire adjoint à la Marine chargé de la recherche et du développement, à la tête de tous les programmes de recherche, de développement, d'ingénierie, d'essais et d'évaluation de la Marine, pour un budget annuel moyen de 2,5 milliards de dollars. De à , Frosch a été directeur exécutif adjoint du Programme des Nations unies pour l'environnement. Sous le titre de secrétaire général adjoint des Nations unies, il a été responsable de programmes importants des Nations unies, ainsi que d'autres opérations internationales en lien avec les sujets d'environnement.
Le secrétaire adjoint à la Marine chargé de la recherche et du développement rencontre le commandant de la Naval Undersea Warfare Station.
Lorsqu'il était à la NASA, Frosch était chargé de prévoir la poursuite de l'effort de développement du programme de la navette spatiale. Le projet a alors entrepris des essais sur la première sonde orbitale, Enterprise, au Dryden Flight Research Center de la NASA en Californie du Sud.
