Frank Wilczek (15 mai 1951) est un physicien américain. Lui, H. David Politzer et David Gross sont colauréats du prix Nobel de physique de 2004 avec « pour leur découverte de la liberté asymptotique dans la théorie de l'interaction forte ».
Wilczek naît à Mineola dans l'État de New York de parents d'origine polonaise et italienne. Il étudie dans une école publique du Queens. Il obtient un Bachelor of Science de mathématiques à l'université de Chicago en 1970, puis un Master of Arts (1972) dans la même discipline et un doctorat de physique (1974) à Princeton. Il détient la chaire Herman Feshbach du centre de physique théorique du MIT puis travaille à l'Institute for Advanced Study et au Kavli Institute for Theoretical Physics de l'université de Californie à Santa Barbara. Il reçoit la médaille Lorentz en 2002.
Il se marie avec Betsy Devine le 3 juillet 1973.
En 1973, pendant son doctorat, Wilczek travaillant avec David Gross à l'université de Princeton, découvre que la liberté asymptotique, plus des quarks sont proche, plus l'interaction forte (ou la charge de couleur) est faible. Dans le cas extrême la force nucléaire entre eux est si faible que les quarks se comportent quasiment comme des particules libres. La théorie, découverte indépendamment par H. David Politzer, a été indispensable au développement de la chromodynamique quantique.
Wilczek découvre ou aide au développement des axions, les anyons, la liberté asymptotique, la supraconductivité de couleur dans la forme de matière dégénérée hypothétique pouvant apparaître au-dessus de la limite d'Oppenheimer-Volkoff, et d'autres aspects de la chromodynamique quantique. Il travaille sur plusieurs domaines, physique de la matière condensée, astrophysique et physique des particules.