Франк вошел в группу «критических марксистов» наряду с Н. Бердяевым, С. Булгаковым, П. Струве и М. Туган-Барановским. Принципиально важной работой Франка того времени стала «Теория ценности Маркса и ее значение» (1900), которая представляла собой попытку соединить Марксову теорию стоимости с австрийской психологической школой стоимости.
В 1899–1901 годах Франк в основном находился в эмиграции в Германии, интересовался немецкой философией. Наконец весной 1901 года, получив — до истечения двухгодичного срока высылки — право на сдачу экзаменов в любом из университетов страны, кроме Московского, Франк возвращается в Россию и сдает их в Казани.
Находясь под влиянием труда Ф. Ницше «Так говорил Заратустра», Франк написал статью о Ницше для сборника «Проблемы идеализма» (1902), который отражал эволюцию «критических марксистов» в сторону идеализма. После открытия для себя Ницше Франк испытал также влияние Фихте, Канта и неокантианства, в 1904 году опубликовал перевод работы В. Виндельбанда «Прелюдии».
С этого времени в его жизни наступает период, характеризуемый им как «годы ученья и странствий». Зарабатывая на жизнь в основном переводами, он часто ездит за границу — преимущественно в Штутгарт и Париж, где Струве издает свой журнал «Освобождение», принимает участие в первом съезде кадетской партии, с осени 1905 года, после переезда в Петербург, вместе со Струве начинает редактировать политический еженедельник «Полярная Звезда», а затем в марте 1906 года после его закрытия становится фактически редактором его кратковременного преемника «Свобода и культура».
В эти же годы вместе с Бердяевым и Булгаковым Франк сотрудничает в журналах «Новый путь» и «Вопросы жизни». Начиная с 1907 года и вплоть до революции он был членом редакции журнала «Русская мысль» и вел в нем философский отдел. В этом журнале — одном из лучших в те годы — печатались его статьи, переизданные впоследствии (с включением ряда работ из других изданий) в виде двух сборников «Философия и жизнь» (1910) и «Живое знание» (1923).
В этот период политические взгляды Франка претерпели значительные изменения от откровенно враждебных к российскому государству и его политической системе к более эволюционистской позиции, Франк и Струве совместно критиковали утопические политические взгляды и утилитарную этику социалистов. Это послужило основой известного сборника статей «Вехи» (1909), который поставил под сомнение все оттенки революционного мировоззрения. Свою педагогическую деятельность и академическую карьеру Франк начал сравнительно поздно, когда ему было уже за тридцать. И побудил его к этому брак и связанный с ним поиск более устойчивого источника существования. В июле 1908 года Франк женится на Татьяне Сергеевне Барцевой — слушательнице высших вечерних курсов при гимназии М. Н Стоюниной, где он читал лекции по социальной психологии. С этого момента, замечает Франк, — «в моей жизни кончилась… эпоха молодости, учения, идейного брожения и искания своего внутреннего и внешнего пути. Я окончательно избрал своим призванием научно-философское творчество и профессуру по философии». В семье родилось четверо детей Виктор (1909), Наталья (1910), Алексей (1912) и Василий (1920).
Под влиянием сочинений Гете и Спинозы Франк эволюционировал от идеалистической к идеал-реалистической позиции. В последующие годы он синтезировал свои знания по истории философии и собственное мировосприятие. С 1906 года Франк преподавал философию в различных учебных заведениях Петербурга, включая Бестужевские курсы, Политехнический институт.
В 1912 году он принимает православие и становится приват-доцентом Петербургского университета, а через год командируется в Германию для завершения работы над магистерской диссертацией «Предмет знания», которая представляла основу его философской системы (защитил диссертацию в мае 1916 года). Сразу после выхода работу Франка отметили в философском мире. Во время первой мировой войны Франк жил в Петрограде, работая над книгой «Душа человека», задуманной им как продолжение «Предмета знания».
Еще летом 1917 года, рассказывает Франк в своих воспоминаниях, Министерство народного просвещения предложило ему стать деканом и ординарным профессором открытого в Саратове историко-философского факультета. Поскольку перспектив для продолжения научных занятий в столице практически не было, Франк принял это предложение. Однако и в Саратове условия жизни в годы Гражданской войны были нелегкими, поэтому осенью 1921 года Франк решает его оставить и вновь переселиться в Москву — город своего детства и юности.
В Москве он избирается членом «Философского института», выделенного из университета в особое учебное заведение, и вместе с Бердяевым создает Академию духовной культуры, в которой на правах декана организует и читает сам публичные лекции на философские, религиозные и общекультурные темы. В эти же годы в одном из частных московских издательств выходит в свет его книга «Очерк методологии общественных наук», а в Петрограде — «Введение в философию в сжатом изложении».