Franck Amadieu a réalisé une thèse à l'Université de Toulouse 2 sur le thème de la compréhension de documents hypertextes dans une visée d'apprentissage et des effets des connaissances antérieures du domaine en 2007. Il a ensuite été recruté comme Maître de conférences en psychologie à l'Université Toulouse 2 dans le laboratoire CLLE en 2009, puis comme Professeur des Universités en 2016.

Ses travaux de recherche consistent à examiner les processus et les exigences cognitives des nouvelles technologies pour l'apprentissage. Ils évaluent les effets des hypertextes (ex. site Web), des animations, des cartes conceptuelles (concept mapping) et des ressources cognitives des individus (connaissances antérieures dans le domaine, habiletés de lecture) sur la compréhension et l'apprentissage. Ses recherches analysent les activités des apprenants comme les comportements de lecture, la navigation dans les hypertextes, la construction de cartes de concepts, ou encore les mouvements oculaires, afin d'identifier les processus cognitifs sous-jacents. Ces dernières années, ses travaux s'intéressent particulièrement à l'étude des perceptions et de l'acceptabilté que les élèves ont des technologies pour l'apprentissage, et à l'éducation à la pensée critique chez les élèves qui sont face à des sources d'informations vidéos présentant des arguments contradictoires et de différents niveaux de fiabilité. Ses recherches s'inscrivent dans le champ de la psychologie cognitive et de l'ergonomie des Interactions Homme-Machine en contribuant à l'amélioration des outils et des documents pour l'apprentissage et la recherche d'information.