Il reprend dans un laboratoire unique dépendant de sa chaire les deux plus gros laboratoires du Collège de France à l'époque, ceux de Francis Perrin et de Louis Leprince-Ringuet. La première tâche consiste à unifier ces deux laboratoires, qui se considéraient plutôt comme concurrents. Une tâche à plus long terme consiste à faire diminuer la taille de ce laboratoire, tout en maintenant une activité d'importance sur la scène internationale. La politique affichée par le Collège de France est de ne plus héberger sur le site que de petites unités, aisément mobiles, au cas où le sujet de la chaire viendrait à changer au départ du professeur titulaire. C'est ainsi que les physiciens du laboratoire intéressés par le travail sur le LHC, qui ne devait entrer en service qu'après le départ de M. Froissart, ont été priés conjointement par l'IN2P3 et le Collège de France de rejoindre des laboratoires impliqués dans ce programme. Une majorité de chercheurs se sont tournés vers l'astroparticule : le laboratoire a alors pris le nom de « Physique corpusculaire et cosmologie » (PCC). Au départ de Marcel Froissart à la retraite, ce laboratoire a constitué le noyau du nouveau laboratoire APC de l'université de Paris VII, avec des chercheurs provenant de cette université, de l'Observatoire de Paris et du Commissariat à l'énergie atomique.
Étude de la stabilité de la polarisation de protons relativistes polarisés dans un synchrotron, montrant l'existence d'énergies de résonance conduisant au retournement de la polarisation (Froissart et Stora 1960).
Travaux sur la théorie des collisions des particules, dans le cadre de la représentation de Mandelstam[6],[14].
Recherches d'une justification axiomatique possible de la représentation de Mandelstam (Fotiadi et al. 1965).
Généralisation des inégalités de Bell à divers systèmes (Froissart 1981).
Recherche sur l'application de la théorie des fonctions analytiques à la localisation d'un point sur une surface plane (Brevet 1988).
(fr) Marcel Froissart et Raymond Stora, « Dépolarisation d'un faisceau de protons polarisés dans un synchrotron », Nuclear Instruments and Methods, North-Holland, vol. 7, no 3, , p. 297-305 (DOI10.1016/0029-554X(60)90033-1)
(en) Marcel Froissart, « Asymptotic Behavior and Subtractions in the Mandelstam Representation », Physical Review, American Physical Society, vol. 123, no 3, , p. 1053-1057 (DOI10.1103/PhysRev.123.1053)
(en) Roland Omnès et Marcel Froissart, Mandelstam Theory and Regge Poles : An Introduction for Experimentalists, New York et Amsterdam, W.A. Benjamin, , 123 p.
(en) Dimitri Fotiadi, Marcel Froissart, Jean Lascoux et Frédéric Pham, « Applications of an isotopy theorem », Topology, Pergamon Press, vol. 4, , p. 159-191
(en) Marcel Froissart, « Constructive Generalization of Bell's Inequalities », Il Nuovo Cimento B, Italian Physical Society, vol. 64, no 2, , p. 241-251 (ISSN0369-3554 et 1826-9877, DOI10.1007/BF02903286)
(en) Maurice Benayoun et Marcel Froissart, « Some topics on light-flavour meson physics », Nuclear Physics B, North-Holland, vol. 315, no 2, , p. 295-360 (DOI10.1016/0550-3213(89)90358-1)