Frei Ottos systematische Erforschung des leichten und anpassungsfähigen Bauens, seine frühzeitige Beschäftigung mit Umwelt und Ökologie, sein zukunftsorientiertes Denken und gesellschaftliches Engagement sowie seine imponierende Persönlichkeit haben ihn zu einem der bedeutendsten Architekten in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts gemacht.
Der internationale Durchbruch als Architekt gelang Frei Otto auf der Weltausstellung in Montreal 1967 mit dem Deutschen Pavillon, den er zusammen mit Rolf Gutbrod entworfen hatte. In der Folge entstanden in Kooperation mit anderen Architekten und unter Beteiligung namhafter Ingenieure wie Fritz Leonhardt, Ove Arup oder Ted Happold einige weitere Meisterwerke, darunter die einzigartige Dachlandschaft für die Olympischen Spiele 1972 in München mit Behnisch & Partner, die Studie „Stadt in der Arktis“ mit Kenzo Tange 1971, die Multihalle in Mannheim mit Carlfried Mutschler und Joachim Langner 1975, mehrere Großbauten in Saudi-Arabien u.a. mit Rolf Gutbrod sowie der Japanische Pavillon auf der Expo 2000 in Hannover mit Shigeru Ban.
Norman Foster nannte den Pionier der Leichtbauweise eine „Inspiration“. Mit der Verleihung eines Ehrendoktors würdigte die TU München 2005 die bahnbrechenden Leistungen und die maßstabsetzenden Werke einer großen Forscher- und Architektenpersönlichkeit.
Den Pritzker-Preis 2015 erhält Frei Otto nun posthum, er selbst hatte noch von der Verleihung des „Nobelpreises der Architektur“ erfahren.