An der Schnittstelle von motorischer Kognition, Lernen/ Training und Technologie erforscht Cornelia Frank, welchen Beitrag Bewegungsausführung, -vorstellung und -beobachtung zum Bewegungslernen leisten und wie neue Technologien eingesetzt werden können, um Lehren und Lernen in Sport, Schule, Gesundheit und Arbeit zu unterstützen, auch vor dem Hintergrund von Entwicklungsprozessen über die Lebensspanne.

Basierend auf ihren interdisziplinären Arbeiten zu Assistenzsystemen im Bereich Mensch-Robotik-Interaktion/ Kognitive Interaktionstechnologie am CITEC (Center for Cognitive Interaction Technology) der Universität Bielefeld ist ein zentrales Anliegen ihrer Forschung die Individualisierung und Erweiterung von Bewegungslernen, insbesondere mit Hilfe Virtueller und Erweiterter Realität.
In ihrer Forschung kommen vorwiegend (quasi-) experimentelle Designs in realen und virtuellen Umgebungen und naturwissenschaftliche Messtechniken zur Analyse von Bewegung und Kognition zum Einsatz, wie beispielsweise Methoden der 3D-Bewegungsanalyse, des Mobilen Eye-Trackings, der Gedächtnisanalyse und Virtual Reality/ Augmented Reality, um Rückschlüsse auf spezifische Aspekte der motorischen Kontrolle und des Lernens sowie der motorischen Entwicklung beim Menschen zu ziehen.

Vor ihrem Start an der Universität Bremen leitete Cornelia Frank den Arbeitsbereich Sport und Bewegung am Institut für Sport- und Bewegungswissenschaften an der Universität Osnabrück.