Pendant la Seconde Guerre mondiale, il est enrôlé dans l'armée des États-Unis et est envoyé en Europe. Il continue sa carrière militaire durant 20 ans au conseil d'administration du service sélectif.
En 1957, il perd son poste d'astronome dans l'armée en raison de son homosexualité, ce qui le conduit à militer pour les droits LGBT au début des années 1960. Il conteste son licenciement devant l'United States Civil Service Commission(en), poursuivant le gouvernement fédéral et, en 1961 et dépose le premier appel en faveur des droits des homosexuels devant la Cour suprême des États-Unis. « La lutte contre la discrimination avait désormais un visage, un nom et un doctorat à Harvard », écrivait en 2011 le New York Times[2]. Bien que le tribunal ait rejeté sa requête, Frank Kameny marque l'histoire du mouvement pour avoir initié la première requête en matière de droits civils fondée sur l'orientation sexuelle.
En 1973, il réussit à faire abroger la loi qui classait l'homosexualité comme maladie mentale aux États-Unis[3].