Otto Froitzheim swój pierwszy turniej wygrał w 1902 roku, zdobył wtedy mistrzostwo Alzacji-Lotaryngii. Zostawał międzynarodowym mistrzem Niemiec w roku 1907 oraz w latach 1909–1911. Na Letnich Igrzyskach Olimpijskich 1908 zdobył srebrny medal w grze pojedynczej. W 1912 roku zwyciężył w dużym turnieju w Saint-Cloud, pokonując w finale Oscara Kreuzera. W 1914 roku doszedł do finału turnieju pretendentów na Wimbledonie, przegrywając w nim w pięciu setach z Normanem Brookesem. Został wtedy sklasyfikowany na 4. miejscu na świecie przez „The Daily Telegraph”. W 1913 roku zadebiutował w rozgrywkach o Puchar Davisa. Grając w zawodach rok później w Pittsburghu, został wzięty do niewoli w następstwie wybuchu I wojny światowej. Był przetrzymywany do jej końca. Później wygrywał jeszcze międzynarodowe mistrzostwa Niemiec w 1921, 1922 i 1925 roku i doszedł do ćwierćfinału międzynarodowych mistrzostw Francji w 1927 roku, w wieku 43 lat. W latach 1927–1928 po raz ostatni występował w Pucharze Davisa. W karierze zagrał w pięciu konfrontacjach, wygrywając jeden mecz z dziewięciu rozegranych spotkań.