До весны 1913 года Фридман занимался математикой - руководил практическими занятиями в Институте инженеров путей сообщения (1910-1914), читал лекции в Горном институте (1912-1914). А весной 1913 года, после сдачи магистерских экзаменов, он поступил на работу в Аэрологическую обсерваторию Российской Академии наук в Павловске под Петербургом и стал заниматься изучением способов наблюдения атмосферы, динамической метеорологией.
Когда началась Первая мировая война, Александр Александрович вступил в добровольческий авиационный отряд. Он занимался организацией аэрологических наблюдений и созданием специальной аэрологической службы на Северном и Юго-Западном фронтах, лично участвовал в разведывательных операциях, научившись управлять аэропланом. Позже Фридмана пригласили преподавать в школе авиаторов в Киеве. С 1917 года он читал лекции в Киевском университете, затем переехал в Москву и оттуда — в Петроград.
13 апреля 1918 года Александр Александрович был избран на должность экстраординарного профессора кафедры механики Пермского университета. Из-за нехватки преподавателей ему пришлось читать курсы дифференциальной геометрии и физики. Глубокое изучение этих дисциплин вскоре помогло Фридману приблизиться к открытию своей жизни — теории расширения Вселенной.
В мае 1920 года Александр Фридман берет академический отпуск и уезжает в Петроград. С 1920-1925 гг. - старший физик, заведующий математическим бюро, директор ГФО (г. С.-Петербург), профессор ряда вузов Санкт-Петербурга (университета, института инженеров путей сообщения, политехнического института, морской академии).
Научная деятельность Фридмана была сосредоточена главным образом в области теоретической метеорологии и гидродинамики. Он занимался также вопросами приложения теории физических процессов в атмосфере к воздухоплаванию. Очень много сил им было отдано поиску закономерностей процессов в земной атмосфере, которые делают погоду. Полученные им в 1922–1924 первые нестатические решения уравнений Эйнштейна при исследовании релятивистских моделей Вселенной положили начало развитию теории нестационарной Вселенной. Ученый исследовал нестационарные однородные изотропные модели с пространством положительной кривизны, заполненным пылевидной материей (с нулевым давлением). Фридман выяснил типы поведения таких моделей, допускаемые уравнениями тяготения, причем модель стационарной Вселенной Эйнштейна оказалась частным случаем. Опроверг мнение о том, что общая теория относительности требует допущения конечности пространства. Результаты Фридмана продемонстрировали, что уравнения Эйнштейна не приводят к единственной модели Вселенной, какой бы ни была космологическая постоянная. Из модели однородной изотропной Вселенной следует, что при ее расширении должно наблюдаться красное смещение, пропорциональное расстоянию. Это было подтверждено в 1929 Э.П. Хаббом на основании астрономических наблюдений: спектральные линии в спектрах галактик оказались смещены к красному концу спектра.
Умер Фридман в Ленинграде от брюшного тифа 16 сентября 1925 года.