Основні напрями наукової діяльності — теорія пружності і пластичності, гідроаеромеханіка, газова динаміка і динамічна метеорологія. Прандтль — автор класичної праці «Про рух рідин при дуже малому терті» (1904), в якій уперше складено диференціальні рівняння руху рідини в ламінарному пограничному шарі — рівняння Прандтля. Розвинув теорію аеродинаміки крила, теорію турбулентної течії, досліджував проблему теплопередачі в потоці газу, відкрив один з основних критеріїв подібності теплових процесів у рідинах і газах — число Прандтля. Засновник наукової школи прикладної гідроаеромеханіки.
Вшанування пам'яті
На честь науковця названо кратер на зворотному боці Місяця.
Гаев Е. А. Людвиг Прандтль в гидромеханике прошлого и будущего // Прикладна гідромеханіка. — Інститут гідромеханіки НАН України, 2014. — Т. 16, № 2. — С. 3 – 16. — ISSN1561-9087.(рос.)