אלבום ההופעה החיה הראשון של סינטרה, "Sinatra At The Sands", הוקלט בחודשים ינואר פברואר 1966 בלאס וגאס.
בחודש יוני 1965, סינטרה, סמי דייוויס ג'וניור ודין מרטין הופיעו יחדיו בסנט לואיס למטרות צדקה. הקונצרט שודר חי דרך לוויין למספר רב של אולמות קולנוע בכל רחבי ארצות הברית. בחודש אוגוסט אותה שנה הוציא סינטרה את אלבומו "September of My Years", שזכה בפרס גראמי לאלבום השנה. לאחריו הוציא את האנתולוגיה, "A Man and His Music", בנובמבר אותה השנה שגם הוא זכה בפרס גראמי לאלבום הטוב ביותר בשנת 1966. תוכנית הטלוויזיה בעלת אותו שם גרפה את פרס אמי.
באביב, יצא האלבום, "That's Life", כאשר גם הסינגל וגם האלבום מגיעים לרשימת עשרת הגדולים של מצעד הבילבורד. הסינגל "Strangers in the Night", העפיל לראש מצעד הבילבורד ומצעד הסינגלים הבריטי וקוטף שוב את פרס גראמי לשנת 1967. האלבום שנשא את אותו השם העפיל לראש מצעד הבילבורד והגיע למקום הרביעי במצעד הבריטי.
בתחילת שנת 1967 סינטרה שיתף פעולה עם אנטוניו קרלוס ז'ובים בסדרה של הקלטות. מאוחר יותר באותה השנה שיתף סינטרה פעולה עם בתו ננסי בשיר "Somthin' Stupid", שהגיע לראש מצעד הבילבורד ומצעד הסינגלים הבריטי. בחודש ספטמבר, שיתף סינטרה פעולה עם דיוק אלינגטון באלבום, Francis A. &amp; Edward K.
על המסך הקטן, שיתוף פעולה חוזר עם ז'ובים ואלה פיצג'רלד בתוכנית טלוויזיה מיוחדת "A Man and His Music +Ella + Jobim".
"Watertown" (משנת 1970), היה אחד מאלבומי הנושא של סינטרה שזכו לשבחי הביקורת, אך זכה להתעלמות כמעט מוחלטת מבחינה מסחרית כשהוא מוכר 30,000 עותקים, ומגיע למקום ה-101 בלבד במצעד המכירות. כישלון זה שם קץ לרעיון להפיק תוכנית טלוויזיה מיוחדת המבוססת על האלבום.
עם המחשבה על סינטרה כזמר כתב פול אנקה את השיר My Way, שהפך אולי לשיר המזוהה ביותר עם פרנק סינטרה בכל שבעת עשורי היצירה שלו.
1980-1970: פרישה וחזרה.
ב-12 ביוני 1971 - בקונצרט לגיוס כספים לקרן סיוע שהתקיים בהוליווד - בגיל 55, סינטרה הודיע כי הוא פורש, בכך מביא לסיום קריירה בת 36 שנה בעולם השעשועים.
ב-1973, חזר סינטרה מהפרישה עם אלבום חדש ותוכנית טלוויזיה מיוחדת: Ol' Blue Eyes Is Back. האלבום שנחל הצלחה גדולה והגיע למקום ה-13 ברשימת רבי המכר של מגזין הבילבורד ולמקום ה-12 במצעד המכירות בבריטניה. תוכנית הטלוויזיה המיוחדת ששודרה בעקבות האלבום הביאה לידי שיתוף פעולה חוזר בין סינטרה לג'ין קלי בשיר "Send in the Clowns".
בינואר 1974 חזר סינטרה ללאס וגאס, להופעה במלון הסיזר פאלאס. ההופעה התקיימה אף על פי שבשנת 1970 נשבע סינטרה כי לא יופיע יותר במלון, לאחר שבמהלך ויכוח בינו לבין מנהל המקום, סנפורד ווטרמן, שלף האחרון אקדח מול פניו. זמן קצר לאחר שווטרמן פוטר, נפתחה הדלת בפני סינטרה לחזור ולהופיע במלון היוקרתי.
בעת ביקור באוסטרליה, גרם סינטרה למהומה כאשר תיאר עיתונאים שרדפו אחרי כל צעד שעשה ולחצו למסיבת עיתונאים, כ"הומואים", "סרסורים" ובמילים קשות אחרות. איגודים מקצועיים אוסטרליים המייצגים עיתונאים, מלצרים ופועלים אחרים הכריזו על שביתה, בדרישה כי סינטרה יתנצל על הערותיו הפוגעניות. סינטרה מצידו דרש כי העיתונים הם אלה שיתנצלו על "חמש עשרה שנים של התעללות שספגתי מהעיתונות העולמית". ראש הממשלה לעתיד של אוסטרליה, בוב הוק, אז נשיא לשכות המסחר של אוסטרליה, התעקש גם הוא כי על סינטרה להתנצל. לבסוף הושגה פשרה בפרשה, לשביעות רצונם החלקית של שני הצדדים: המופע האחרון של סינטרה, בסיבוב ההופעות באוסטרליה, שודר בטלוויזיה האוסטרלית.
בחודש אוקטובר 1974, סינטרה הופיע באולם המדיסון סקוור גארדן, בקונצרט טלוויזיוני שיצא לאחר מכן באלבום שנקרא "The Main Event-Live". ליוותה אותה להקת ה"ענקים הצעירים" בהנהגת וודי הרמן, שלאחר מכן לוותה אותו גם בסיבוב ההופעות באירופה, מאוחר יותר באותו החודש. תוכנית הטלוויזיה המיוחדת של המופע זכתה לביקורות טובות יחסית, אך האלבום שקטעיו קובצו ממספר הופעות בסיבוב הופעות הקאמבק שלו, זכה להצלחה בינונית בלבד, שהביאה אותו למקום ה-37 במצעד הבילבורד ולמקום ה-30 במצעד הבריטי.
בשנת 1979, אל מול הפירמידות במצרים, הופיע סינטרה בפני נשיא מצרים אנואר סאדאת. באותה השנה בלאס וגאס, כאשר הוא חוגג 40 שנה בעסקי השעשועים ואת יום הולדתו ה-64, הוענק לו פרס גראמי היוקרתי בעבור מפעל חיים.
1990-1980: טרילוגיה, "She Shot Me Down", "L.A. Is My Lady".
בשנת 1980, הופיע אלבומו הראשון בשש השנים האחרונות, Trilogy Past Present Future, פרויקט שאפתני של שלושה אלבומים שבהם הקליט שירים מהעבר (מתקופת טרום הרוק), ומההווה (מתקופת הרוק ובת זמננו), שירים מהם התעלם במהלך הקריירה ואילו החלק של העתיד היה אסופת שירים תחת אותו נושא, במקרה זה מחשבותיו לגבי העתיד. אלבום זה אסף שש מועמדויות לפרס גראמי וזוכה בפרס בעבור הכתיבה הטובה ביותר (באנגלית: liner notes), אלבום זה הגיע למקום ה-17 במצעד הבילבורד. אלבום זה הציג את אחד משיריו הידועים של סינטרה, "Theme from New York, New York", כמו כן כלל האלבום את ביצועו לשירו של ג'ורג' האריסון "Something", היה זה ביצועו השני לשיר וגם הוא זכה לשבחים רבים.
שנה לאחר מכן, הוציא סינטרה, בעקבות הצלחתה של הטרילוגיה, את האלבום She Shot Me Down, באלבום זה שיחזר את הצליל האפל מהשנותיו בחברת ההקלטות קפיטל, האלבום קצר תשבחות מהמבקרים שהגדירו אותו כיין המשתבח עם הזמן.
סינטרה הסתבך במחלוקת כאשר הופיע, בשנת 1981, במלון סאן סיטי שבדרום אפריקה, שהייתה מדינה מוחרמת בשעתה, בשל מדיניות האפרטהייד, תמורת 2 מיליון דולר.
בשנת 1983, נבחר פרנק סינטרה לאחד מחמשת מקבלי פרס, "Kennedy Center Honors", ביחד עם קתרין מארי דאנהם, ג'יימס סטיוארט, איליה קאזאן ווירג'יל תומפסון. בצטטו את הסופר הנרי ג'יימס אמר בטקס נשיא ארצות הברית רונלד רייגן, "אמנות היא צילה של האנושיות", ואחר כך הוסיף שסינטרה, "העביר את חייו בהטלת צל ענק ומפואר".
מוקדם יותר באותה השנה, עבד סינטרה בשיתוף פעולה עם קווינסי ג'ונס, בפעם הראשונה מזה שני עשורים על האלבום, L.A. Is My Lady, שהתקבל היטב על ידי הביקורת, האלבום שהגיע אחרי שאלבום דואט מתוכנן עם זמרת הג'אז לנה הורן, נזנח לאחר שהורן סבלה מבעיה במיתרי הקול, וסינטרה שהיו לו התחייבויות אחרות, לא המתין לה שתבריא.
שנות ה-90: שיתופי פעולה וההופעה האחרונה.
בשנת 1990, חגג סינטרה את יום הולדתו ה-75 בסיבוב הופעות ברחבי ארצות הברית וזכה בפעם השנייה ב"פרס אלה" (באנגלית: "Ella Award"), בידי אגודת הזמרים היושבת בלוס אנג'לס, בטקס עצמו הוא הופיע בפעם האחרונה עם אלה פיצג'רלד.
בחודש דצמבר, כחלק מחגיגות יום הולדתו הצהיר ראש עיריית הובוקן ניו ג'רזי, עיר הולדתו, ש"אף אחד לא שר, רקד, המהם ושר סרנדות אל תוך לבבם של צעירים כזקנים...כמו האמן המושלם הזה מהובוקן". באותו החודש נתן סינטרה את ההופעה הראשונה שלו בסיבוב הופעות יובל היהלום במדינת ניו ג'רזי.
בשנת 1993, חזר סינטרה במפתיע להקליט בחברת ההקלטות קפיטול והקליט את אלבום האולפן, Duets, שיצא לאור בחודש נובמבר.
האומנים שנתנו את קולם לאלבום עשו זאת בחינם ואלבום ההמשך, Duets II, שיצא לאור שנה אחר כך הגיע למקום ה-9 במצעד הבילבורד.
למרות בעיות רפואיות שונות המשיך סינטרה בסיבוב ההופעות, ונשאר אטרקציה בקנה מידה עולמי במחצית הראשונה של שנות ה-90. לפעמים נראה היה כי זכרונו בוגד בו, התמוטטות על הבמה במהלך הופעה בריצ'מונד, וירג'יניה בשנת 1994, סימנה הידרדרות נוספת.
הופעתו החיה האחרונה של סינטרה נערכה ביפן בחודש דצמבר 1994. כחודשיים לאחר מכן ב-25 בפברואר 1995, במסיבה פרטית מול 1200 אורחים נבחרים, בליל הסיום לטורניר גולף הנושא את שמו, הופיע סינטרה בפני קהל בפעם האחרונה, שיר הסיום היה "The Best is Yet to Come".
בטקס הגראמי שנערך בשנת 1994 קיבל סינטרה את ה "Legend Award", את הפרס העניק לו בונו, סולן להקת U2 שאמר, "פרנק הוא היושב ראש של הגישה הרעה (באנגלית: bad attitude), רוק אנד רול מנוגן כדי להיות קשוח, האיש הזה הוא הבוס. היושב ראש של הבוסים...אני לא הולך להתעסק איתו, ואתם?".
בשנת 1995, כדי לציין את יום הולדתו ה-80, הודלקו אורות בניין האמפייר סטייט בצבע כחול. הופעתו האחרונה בטלוויזיה הייתה בתוכנית מחווה שנערכה לכבוד יום הולדתו ה-80 בלוס אנג'לס.
חיים פרטיים.
לפרנק סינטרה היו שלושה ילדים, ננסי, פרנק הבן וטינה מאשתו הראשונה ננסי בארבטו, לה היה נשוי בין השנים 1939–1951. הוא נישא שלוש פעמים נוספות, לשחקנית אווה גארדנר, בין השנים 1951–1957. לשחקנית מיה פארו בין השנים 1966–1968. ולבסוף לברברה מרקס אותה נשא לאישה בשנת 1976 ואליה היה נשוי עד יום מותו.
לאורך חייו סבל סינטרה משינויים במצב הרוח וגם מדיכאון וממאניה דפרסיה. הוא עצמו אישר את זה בראיון שנתן בשנות ה-50, "בהיותי 18 קראט של מניה דפרסיה, וחייתי חיים מלאי רגשות סוערים וסותרים, יש בי יכולת להכיל עצבות רבה כמו גם התרגשות". בספר זכרונותיה, "בתו של אבי", כתבה בתו טינה על ה"18 קראט", "קל דעת כמו שאבא מסוגל להיות אודות מצבו הנפשי, אני מאמינה כי כדור אחר של זולופט (סוג של כדור העוזר לטפל במצבי דיכאון), ליום יכול היה להרחיק את השדים שלו ממנו, אך תרופה זו במשך שני עשורים לא הייתה קיימת".
מותו.