Im Jahr 1989 folgte Professor Dr. Frommhold einem Ruf auf den Lehrstuhl für Strahlentherapie der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Im darauffolgenden Jahr wurde er Ärztlicher Direktor der Abteilung Strahlentherapie der Radiologischen Klinik. Von 1993 bis 2004 war Professor Dr. Frommhold zudem als Leitender Ärztlicher Direktor im Ehrenamt Mitglied des Vorstands des Universitätsklinikums Freiburg.
Während seiner Amtszeit wurde das Universitätsklinikum im Jahr 1998 in eine selbständige Anstalt des öffentlichen Rechts überführt und entwickelte sich in dieser neuen Rechtsform zu einem modernen Wirtschaftsbetrieb. Auch das äußere Erscheinungsbild des Klinikums veränderte sich: So entstanden zahlreiche Neubauten wie das Neurozentrum, das klinische Forschungszentrum und die moderne Strahlenklinik.
Nach der Übergabe des Amtes des Leitenden Ärztlichen Direktors an Professor Dr. Dr. h.c. Matthias Brandis im Jahr 2004, widmete sich der heute 68-jährige Radioonkologe wieder ganz der Krankenversorgung und dem Ausbau und der Leitung der Strahlenklinik.