L'empereur polyglotte fit preuve tout au long de son règne d'une large ouverture d'esprit et d'un avant-gardisme indiscutable, tout en n'oubliant pas son pouvoir. Ainsi il affronta le soulèvement des communautés musulmanes de Sicile en 1224, et les installa ensuite à Lucera dans les Pouilles. La ville leur fut dédiée, rassemblant près de 20 000 habitants.
Au cours des croisades, il sut s'intéresser à la culture arabe et reconnaître sa grandeur et son raffinement. Il tenta notamment de concilier les deux partis (croisés et jihad) afin d'instaurer une paix durable et une cohabitation pacifique. Au prix de nombreux efforts, il faillit atteindre cet objectif mais une crise interne à l'empire le rappela en Europe, ne lui laissant pas le temps d'achever son travail, et il dut se contenter d'une trêve. Il eut des échanges diplomatiques intenses avec le sultan d'Egypte Al-Khamil avec qui il signa un traité, et fut ami de son envoyé l'émir Fakhreddin.
Ensuite, en 1241, Frederic II promulgua un édit autorisant la dissection de cadavres humains, s'opposant ainsi à l'Église, qui, privilégiant l'intégrité corporelle de l'être humain, s'empressera d'annuler l'édit à sa mort. Auparavant, dès le XIe siècle, à la célèbre école de Salerne par exemple, l'anatomie était enseignée d'après celle du porc, ou d'après les schémas établis par Galien au IIe siècle... En effet, depuis le IIIe siècle av. J.-C., époque où les médecins et anatomistes grecs Érasistrate et Hérophile avaient connu leur heure de gloire, aucun professeur de médecine en Occident n'avait disséqué de cadavre humain, car la religion interdisait la mutilation des corps. La levée de cet interdit par l'édit permit à l'italien Mondino à Bologne de perfectionner certaines notions de l'anatomie humaine.
Frédéric, dit-on, fit aussi l'expérience de faire élever deux enfants en dehors de tout contact humain afin de comprendre d'où venait le langage : leurs serviteurs n'avaient pas le droit de leur parler. Il le fit dans le but de savoir si les petits parleraient latin s'ils n'avaient aucune influence extérieure. Les deux enfants moururent.
Frédéric était féru de poésie, de mathématiques et de sciences naturelles. Il put rencontrer à Pise Leonardo Fibonacci, avec qui il rechercha des solutions à divers problèmes. Il écrivit aux savants et philosophes du monde musulman et appela à la cour ceux qui lui paraissaient devoir être utiles. Il attira aussi en Sicile un astronome d'origine écossaise, Michael Scot, qui l'attira vers l'astrologie. Après 1230, il ne pouvait plus prendre une décision sans consulter ses astrologues. Il s'occupa aussi de questions métaphysiques. Il n'hésita pas à poser des questions épineuses à un théologien musulman, Ibn Sabin, sur l'éternité de l'univers, les attributs fondamentaux de l'Être, l'immortalité de l'âme. Cette correspondance ne pouvait qu'accentuer la méfiance du pape envers lui.
Frédéric II est l'auteur d'un manuel de fauconnerie, De arte venandi cum avibus (De l'art de chasser au moyen des oiseaux) dont la préface contenait un éloge de l'expérience contre les théories de l'école. L'ouvrage débordait largement la simple fauconnerie et contenait aussi une partie sur l'anatomie des oiseaux. Ainsi les différentes positions des ailes durant le vol y étaient-elles remarquablement décrites. Les illustrations situées dans les marges étaient d'une grande qualité pour l'époque. Ce livre, du fait des opinions de Frédéric II, fut mis à l'index par l'Église et ne reparut qu'à la fin du XVIe siècle. Les ornithologues n'en découvriront l'intérêt qu'au XVIIIe siècle. Selon l'historien allemand Ernst Kantorowicz, sa passion pour les faucons, nourrissait sa conviction de pouvoir atteindre n'importe quelle cible, un sentiment de toute-puissance que ces prédateurs avaient le don de faire naître en lui.