Cuando era joven, se matriculó en la Universidad de Cornell con una beca del Cuerpo de Entrenamiento de Oficiales de Reserva de la Marina y se desempeñó como electricista de barcos durante un tiempo a bordo del U.S.S. Albany antes de matricularse en la Universidad de Harvard como estudiante de posgrado en radioastronomía.
Siempre le había fascinado la idea de la vida en otras partes del universo y había llegado a la conclusión a una edad temprana de que era probable que existieran otras civilizaciones en el cosmos.
Este interés finalmente lo convertiría en uno de los pioneros de SETI (Búsqueda de inteligencia extraterrestre) junto a gente como Giuseppe Cocconi y Carl Sagan.
El primer experimento SETI de Drake, que comenzó en 1959, se conoció como Proyecto Ozma e involucró el uso del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) en Green Bank, Virginia Occidental para buscar señales extraterrestres provenientes de los sistemas estelares Tau Ceti y Epsilon Eridani.
En 1961, se le ocurrió la famosa ecuación de Drake que proporcionó un medio para calcular el número potencial de civilizaciones extraterrestres inteligentes que podrían existir en nuestra galaxia.
En 1972, trabajó en la famosa placa Pioneer, el primer mensaje físico enviado al espacio que había sido diseñado para ser entendido por una civilización alienígena inteligente.
También escribió el mensaje de Arecibo que, en 1974, fue el primer mensaje interestelar transmitido directamente desde la Tierra.
A lo largo de su larga vida, ocupó numerosos cargos, desde jefe de sección de Ciencias Lunares y Planetarias en el Laboratorio de Propulsión a Chorro hasta decano de Ciencias Naturales en la Universidad de California en Santa Cruz.
Sin embargo, siempre será recordado por su trabajo pionero en la búsqueda de vida extraterrestre inteligente.
