Oswaldo Frota-Pessoa arbeitete nach dem Studium von 1939 bis 1958 als Lehrer für Biologie und Naturwissenschaften an einer Sekundarschule in Rio de Janeiro sowie zugleich von 1942 bis 1958 als Wissenschaftlicher Assistent an der Fakultät für Philosophie an der Universidade do Brasil.

1958 wurde er Dozent an der Universidade de São Paulo und war von 1961 bis 1986 Berater für Humangenetik bei der Weltgesundheitsorganisation.

1963 wurde er außerplanmäßiger Professor an der USP und unterrichtete zudem mit einem Stipendium des Fulbright-Programms von 1964 bis 1965 als Gastprofessor an der University of Wisconsin–Madison.

Er war von 1968 bis 1973 Direktor des brasilianischen Koordinierungszentrums des Multinationalen Genetikprogramms der OAS sowie daneben von 1968 bis 1970 Präsident der Brasilianischen Gesellschaft für Genetik und zugleich von 1969 bis 1971 als Präsident der Lateinamerikanischen Vereinigung für Genetik.

Frota-Pessoa, der von 1972 bis 1979 Direktor des Zentrums für Studien zu Lehrplänen für den Biologieunterricht CECEB war, übernahm 1973 zunächst eine außerordentliche sowie schließlich 1978 eine ordentliche Professur an der Universidade de São Paulo.

Am 4. Oktober 1975 gehörte er zu den Gründungsmitgliedern der Akademie der Wissenschaften des Bundesstaates São Paulo ACIESP.

Am 27. März 1979 wurde er zudem Mitglied der Brasilianischen Akademie der Wissenschaften ABC.

Für seine langjährigen Verdienste als Wissenschaftler und Forscher auf dem Gebiet der Humangenetik wurde ihm 1980 für seine bedeutende Arbeit zur wissenschaftlichen Verbreitung auf allen Bildungsebenen durch die Nutzung von Zeitungen, Büchern und Zeitschriften sowie für seine Arbeit als Lehrer und Dozent verliehen der nach José Reis benannte Prêmio José Reis de Divulgação Científica e Tecnológica sowie 1982 der der UNESCO-Kalinga-Preis für die Popularisierung der Wissenschaft verliehen.

Darüber hinaus wurde er 1989 mit dem Prêmio Alfred Jurzikowyski ausgezeichnet und unterrichtete noch bis zu seiner Emeritierung 1995, wobei er im Laufe seiner Lehrtätigkeit 32 Masterarbeiten und 15 Doktorarbeiten betreute.

Aus seiner Ehe von 1938 bis 1951 mit der Experimentalphysikerin Elisa Frota-Pessoa ging unter anderem der Sohn Osvaldo Frota-Pessoa Junior hervor, der als Professor für Physik und Wissenschaftstheorie an der USP unterrichtete.

Als auch gleichzeitig von 1942 bis 1958 als Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Abteilung für Geisteshaltung an der Universidade do Brasil arbeitete Oswaldo Frota-Pessoa nach der Ausbildung von 1939 bis 1958 als Schullehrer für Lebenslehre und Naturforschungen an einer Sekundarschulung in Rio de Janeiro.

Er wurde 1958 Lehrer an der Universidade de São Paulo und er war von 1961 bis 1986 Ratgeber für Menschlichgenetik bei der Weltgesundheitsorganisation.

Er wurde 1963 außerordentlicher Hochschullehrer an der USP und als Gasthochschullehrer an der University of Wisconsin–Madison und er unterrichtete zudem mit einer Studienförderung des Fulbright-Programms von 1964 bis 1965.

Als auch daneben von 1968 bis 1970 Direktor der Brasilianischen Gesellschaft für Genetik und zugleich von 1969 bis 1971 als Direktor der Lateinamerikanischen Vereinigung für Genetik war er von 1968 bis 1973 Schulleiter des Koordinierungsbrennpunktes, der brasilianisch ist, des Multinationalen Genetikplans der OAS.

Als auch später 1978 eine korrekte Professorenstelle an der Universidade de São Paulo übernahm Frota-Pessoa 1973 zuerst eine spezielle Professorenstelle. Der Frota-pessoa war von 1972 bis 1979 Rektor des Zentrums für Studien zu Lehrplänen für den Biologieunterricht CECEB.

São Paulo ACIESP er gehörte am 4. Oktober 1975 zu den Mitbegründern der Akademie der Wissenschaften des Bundesstaates.

Er wurde am 27. März 1979 zudem Teilnehmer der Brasilianischen Akademie der Wissenschaften ABC.

Der nach José Reis benannte Prêmio José Reis de Divulgação Científica e Tecnológica wurde als auch für seine Tätigkeit als Lehrperson und Hochschullehrer für seine anhaltenden Leistungen als Wissenschaftler und Forscher auf dem Bereich der Menschlichgenetik ihm 1980 für seine wichtige Tätigkeit zur akademischer Ausbreitung auf allen Ausbildungsebenen durch die Verwendung von Zeitungswesen, Journalen und Schriften ausgezeichnet als auch 1982 der der UNESCO-Kalinga-Preis für die Popularisierung der Forschung übergeben.

Er wurde des Weiteren 1989 mit dem Prêmio Alfred Jurzikowyski geehrt und er unterrichtete weiterhin maximal bis zu seiner Pensionierung 1995, wobei er im Verlauf seiner Lehrarbeit 32 Masterarbeiten und 15 Doktorschriften betreute.

Unter anderem der Sohn Osvaldo Frota-Pessoa Junior ging aus seiner Heirat von 1938 bis 1951 mit der Versuchphysikerin Elisa Frota-Pessoa hervor. Der Junior unterrichtete als Hochschullehrer für Wissenschaftslehre und Physik an der USP.