Frei Otto va estudiar arquitectura a la Universitat Tècnica de Berlín abans d'unir-se a la Luftwaffe com a pilot de guerra els últims anys de la Segona Guerra Mundial. Fou internat en un camp de concentració a França on, gràcies a la seva formació com enginyer militar i la falta de materials va començar a experimentar amb tendes. Un cop acabada la guerra, va estudiar als EUA on va conèixer grans figures com Erich Mendelsohn, Mies van der Rohe, Richard Neutra, i Frank Lloyd Wright. Va començar a exercir a Alemanya l'any 1952 i va ser gràcies al pavelló amb forma de seient de l'exposició de Jardins Federals (Bundesgartenschau, BUGA) que va assolir la fama. Posteriorment, va estudiar el doctor en construcció tesada l'any 1954.
Otto fou l'autoritat més gran en estructures tesades i de membrana lleugera i un pioner en els avenços de matemàtiques estructural i enginyeria civil. La seva carrera seguí un cert paral·lelisme amb els experiments arquitectònics de Richard Buckminster Fuller: tots dos van fer de professors a la Universitat de Washington (St. Louis) a finals dels anys cinquanta; així mateix, també van ser responsables dels pavellons de l'exposició universal de Montreal, Expo 67. A més a més, tots dos estaven units pel seu interès en les trames espacials i eficiència estructural, de la mateixa manera, tots dos van experimentar amb edificis "inflables". La metodologia de treball que van seguir s'allunya bastant dels mètodes tradicionals de càlculs de forces, ja que són molt més experimentals.
Antecedents de l'"Institut für leichte Flächentragwerke" (l'Institut d'Estructures Lleugeres) de Stuttgart
L'Institut d'Estructures Lleugeres el va fundar Frei Otto el 1964 a la Universitat de Stuttgart, a petició de Fritz Leonhardt, catedràtic i rector d'aquella universitat, que li ofereix una plaça de professor i li prepara el camí per a la fundació de l'institut. La creació d'aquest institut va permetre que Frei Otto seguís la seva tasca d'investigació iniciada ja anys abans, amb l'avantatge d'unes condicions més favorables, més estabilitat i més mitjans i sense les dificultats econòmiques que van caracteritzar l'etapa anterior. Així doncs, aquest institut no va començar de zero, sinó que va desenvolupar-se a partir dels treballs realitzats per Frei Otto al Entwicklungsstätte für den Leichtbau de Berlín, del qual en fou el fundador, i també per la seva experiència docent en diferents universitats americanes.
Les investigacions i els estudis corresponents sempre van tenir un plantejament marcadament experimental. Frei Otto s'encarregà de la direcció d'aquesta institució fins al final de la seva carrera acadèmica.
Esquemàticament, podríem classificar els treballs i investigacions més importants dutes a terme en:
Cobertes transformables o plegables.
Història de la construcció lleugera.
Voltes de gelosia.
Xarxes i cables.
Carpes, membranes i superfícies mínimes.
Grans naus suportades per estructures pneumàtiques.
Membranes a l'aigua. Estructures lleugeres en enginyeria hidràulica.
El principi de la construcció lleugera. Les relacions recíproques entre forma, naturalesa i massa.
Biologia i construcció. Naturalesa i tècnica.
Metodologia de treball
Tots els experiments realitzats durant la llarga trajectòria de Frei Otto i els seus col·laboradors, des del Centre pel Desenvolupament de la Construcció Lleugera (Entwicklungsstätte für den Leichtbau) de Berlín fins a l'Institut d'Estructures Lleugeres (Institut für leichte Flächentragwerke) de Stuttgart, inclosos els experiments realitzats per la tesi, els dels cursos impartits a universitats americanes o realitzats al seu propi estudi d'arquitectura a Warmbronn (Alemanya), constitueixen un patrimoni àmpliament documentat a l'actual arxiu gràfic de l'Institut d'Estructures lleugeres de Stuttgart.
Aquest ampli patrimoni de maquetes i assajos reflecteix un mètode de treball, una metodologia exploratòria de la forma resistent en què l'experiment apareix com a instrument per assolir l'objectiu de la construcció lleugera o de l'optimització de la forma mitjançant l'observació de les estructures naturals i dels fenòmens físics.
La metodologia experimental de Frei Otto planteja una dialèctica entre la recerca i la creació de la forma; entre els processos d'optimització i els processos creatius; entre el seguiment dels processos físics d'autogeneració i el procés de definició de la forma en el projecte arquitectònic.
El jurat del Pritzker Architecture Prize, un dels membres del qual era l'arquitecta Benedetta Tagliabue, va seleccionar Frei Otto, a principis de 2015, com a guardonar per a aquest any. Poc després, la directora executiva del premi, Martha Thorne, va anar a visitar-lo a la seva casa-estudi de Warmbronn, Alemanya, prop de Stuttgart, per donar-li en persona la notícia. Otto esdevenia el 40è guanyador del Premi Pritzker, i el segon alemany guardonat. En saber-se la seva mort, l'endemà es va fer pública la concessió, anticipant-se unes setmanes a la data prevista que era el 23 de març.
En la declaració oficial del jurat es conclou que el premi s'atorga per les seves idees visionàries, una ment curiosa, convicció que cal compartir lliurement els coneixement i les invencions, esperit de col·laboració i preocupació per l'ús prudent dels recursos.
Distincions i premis
1967 – Premi de les Arts de Berlín, menció Arquitectura.
1974 - "Thomas Jefferson Medal in Architecture" de la Universitat de Virgínia i la Thomas Jefferson.
2000 - Estructura del sostre del pavelló japonès a l'Expo 2000, Hannover Alemanya (va proporcionar assistència d'enginyeria amb Buro Happold i col·laboració arquitectònica amb Shigeru Ban)
Conrad Roland: Frei Otto – Spannweiten. Ideen und Versuche zum Leichtbau. Ein Werkstattbericht von Conrad Roland. Ullstein, Berlin, Frankfurt/Main und Wiel 1965.
Winfried Nerdinger (Hrsg.): Frei Otto. Complete Works. Lightweight Construction – Natural Design. Birkhäuser Verlag für Architektur, Basel, Boston, Berlin, Architekturmuseum der Technischen Universität München. Plantilla:Page
Frei Otto, Bodo Rasch: Finding Form: Towards an Architecture of the Minimal. Plantilla:Page
"The Nijni-Novgorod exhibition: Water tower, room under construction, springing of 91 feet span", "The Engineer", № 19.3.1897, P.292-294, London, 1897.
Horst Berger, Light structures, structures of light: The art and engineering of tensile architecture (Birkhäuser Verlag, 1996) ISBN 3-7643-5352-X
Alan Holgate, The Art of Structural Engineering: The Work of Jorg Schlaich and his Team (Books Britain, 1996) ISBN 3-930698-67-6
"Vladimir G. Suchov 1853–1939. Die Kunst der sparsamen Konstruktion.", Rainer Graefe, Jos Tomlow und andere, 192 S., Deutsche Verlags-Anstalt, Stuttgart, 1990, ISBN 3-421-02984-9.
Conrad Roland: Frei Otto – Spannweiten. Ideen und Versuche zum Leichtbau. Ein Werkstattbericht von Conrad Roland. Ullstein, Berlin, Frankfurt/Main und Wiel 1965.
Frei Otto, Bodo Rasch: Finding Form - Towards an Architecture of the Minimal, Edition Axel Menges, 1996, ISBN 3930698668
Nerdinger, Winfried: Frei Otto. Das Gesamtwerk: Leicht Bauen Natürlich Gestalten, 2005, ISBN 3-7643-7233-8
OTTO, Frei et alt.: Natürliche Konstruktionen. Formen und Strukturen in Natur und Technik und Prozesse ihrer Entstehung. Deutsche Verlags-Anstalt. Stuttgart, 1982.
Severin. Berlin, 1985. (Architekten heute; 2). Vegeu especialment l'annex amb la llista d'obres i projectes a les pàgines 172 a 183.
SCHANZ, Sabine (ed.): Frei Otto, Bodo Rasch: Finding Form. Towards an Architecture of the Minimal. Axel Menges. 1995.