פרופ' חבר בחוג להיסטוריה של עם ישראל ובבית הספר להיסטוריה. עומדת כיום בראש מרכז דינור לחקר ההיסטוריה היהודית וכן בראש התוכנית הרב תחומית בלימודי תואר בוגר של הפקולטה למדעי הרוח.
שימשה בעבר כסגנית לראש מכון בן צבי לחקר קהילות ישראל במזרח.
תחום המחקר העיקרי שלה הוא היסטוריה של יהודי ארצות האסלאם בימי הביניים ועיקר מחקריה מתבססים על התיעוד העשיר המצוי בגניזת קהיר. את עבודת הדוקטור שלה על הקהילה היהודית של אלכסנדריה בימי הביניים היא כתבה באוניברסיטה העברית בהנחייתם של פרופ' מנחם בן ששון ופרופ' חגי בן שמאי וספרה בנושא זה ( מרים פרנקל, "האוהבים והנדיבים";עילית מנהיגה בקרב יהודי אלכסנדריה בימי הביניים, ירושלים, הוצאת מכון בן צבי, תשס"ו) זכה בשנת 2007 בפרס שז"ר. מחקריה הרבים עוסקים באספקטים שונים של החברה והתרבות היהודית בארצות האסלאם בימי הביניים, כגון: תרבות הספר, תרבות חומרית, צדקה ונתינה, עלייה לרגל, קבוצות שוליים ואליטות חברתיות, כמו גם במפגשים בין היהדות לאסלאם. בשנת 2007 עמדה בראש קבוצת מחקר שעסקה בצדקה ונתינה בתרבויות מונותיאיסטיות במכון ללימודים מתקדמים בירושלים וערכה יחד עם פרופ' יעקב לב ספר בנושא זה. בשנת 2011 השתתפה בקבוצת מחקר שעסקה בנוסעים ומסעות בעולם היהודי במרכז כץ שבאוניברסיטת פן שבפילדלפיה ואף לימדה באוניברסיטה זו. בשנת 2016 עמדה, לצד חוקרים אחרים, בראש קבוצת מחקר שעסקה במקום שתפשה מצרים במחשבה ובמציאות היהודית בעת העתיקה ובימי הביניים, במרכז לחקר היהדות והעברית שבאוקספורד. מרים פרנקל גם ערכה וכתבה פרקים בספר הלימוד "מעיל תשב"ץ ; מפגשי תרבות בין יהדות ואסלאם בימי הביניים".