В следующие годы Френ представил описание нескольких частных коллекций восточных монет, хранившихся в Казани и других городах, подробно останавливаясь на неизвестных до тех пор монетах восточного халифата, династии Саманидов, волжских булгар, татарских владетелей и др. Здесь же была заложена основа его собственной коллекции. Исследование этих монет привело Френа к изысканиям мест их чеканки, хронологической последовательности династий, титулов владетелей и т. п., так что мало-помалу он захватывал в круг своих исследований почти всю область мусульманской археологии. Именно в Казани из заурядного теолога-гебраиста Френ превратился в учёного мирового уровня. В 1815 г. он был избран деканом философского (историко-филологического) факультета Казанского университета.
В 1815 г. перевёлся в Петербург (хотя Тихзен предлагал занять ему свою кафедру в Ростоке), начав работу в Академии наук. В 1818 г. основал и до 1842 г. возглавлял Азиатский музей Академии наук, причём до 1826 г. был его единственным сотрудником. В 1817 г. избран в ординарные академики. В Петербурге он не занимался преподавательской деятельностью, но многие русские арабисты и иранисты считали его своим учителем: у него были «приватные» слушатели. На пенсии — с 1842 г. Похоронен на Смоленском кладбище Санкт-Петербурга.
В 1843 г. обратился к попечителю Казанского учебного округа М. Н. Мусину-Пушкину с просьбой приискать среди студентов восточного отделения Казанского университета молодого учёного, способного в будущем стать адъюнктом Академии наук. Выбор пал на Николая Ивановича Зоммера.
Одна из главнейших заслуг Френа перед русской наукой состоит в открытии им богатых материалов для истории России и древних ее обитателей. Очень богатый запас сведений он нашел в большом географическом словаре арабского географа первой половины XIII века Якута. Известия этого словаря о Руси, волжских булгарах и хазарах, заимствованные Якутом из записки халифского посланника к булгарам Ибн Фадлана (922 г.), в связи со сведениями других восточных писателей, доставили Френу материалы для трех весьма важных монографий. Френ оставил немало рукописных трудов, помимо изданных академиком Дорном в двух томах, под заглавием: «Opuscula postuma» (1855—1877). Важнейший из ненапечатанных трудов — объемистый критический словарь арабского языка, над пополнением которого Френ трудился всю жизнь. Вообще Френ занимал весьма видное место между ориенталистами первой половины XIX века, преимущественно как основатель научной нумизматики мусульманского Востока. В России с именем Френа связаны, кроме того, возникновение научного востоковедения вообще, открытие и обнародование новых материалов для истории Руси, славян и народов, обитавших и обитающих в пределах Российской империи (булгар, татар, хазар и др.)