Примерно в это же время Заппа познакомился и время от времени участвовал в концертах с Терри Киркменом, который позже создаст ещё одну аффилированную с Лорел каньоном группу "The Association". Он также начал писать песни для других новичков и установил дружеские и рабочие отношения с Полом Баффом, владельцем независимой студии звукозаписи Pal в Кукамонге, Калифорния. Бафф изучал авиационную электронику в школе морской пехоты США, которую окончил на первом месте в классе из 500 учащихся. После окончания службы он получил работу в компании General Dynamics, где проектировал узлы для управляемых ракет. В конце концов, он оставил эту работу, чтобы, как ни странно, открыть свою собственную студию звукозаписи. Именно в этой студии Бафф научил Заппу делать многодорожечную запись и наложение. В то время, когда большинство независимых студий звукозаписи были оснащены лишь моно или, в лучшем случае, двухдорожечными возможностями для записи, в студии Баффа был самодельный пятидорожечный магнитофон.
В марте 1963 года Заппа прославился, появившись на шоу Стива Аллена, чтобы "поиграть" на музыкальном инструменте велосипед. В том же году в Лос-Анджелес вернулся Херб Коэн, который станет менеджером Фрэнка Заппы и его коллег-обитателей каньона: Линды Ронстадт, Элиса Купера, Ленни Брюса и Тима Бакли. После случайного пребывания в Конго во время проплаченного ЦРУ госпереворота, который сместил (и непосредственно привёл к казни) первого законно избранного премьер-министра страны Патриса Лумумбы, Коэн провёл некоторое время в столице Дании Копенгагене, где работал международным торговцем оружием.
В 1964 году брак Заппы с Шерман распался, и он переехал в студию Pal своего друга Пола Баффа, которую вскоре переименовал в "Студия Z" и стал ею управлять. Вскоре после этого в результате любопытного инцидента в марте 1965 года Заппу обвинили в "сговоре с целью производства порнографии" после того, как он принял предложение записать эротические аудиокассеты в своей домашней студии. Он был приговорён к шести месяцам пребывания в тюрьме, из которых отсидел только десять дней.
Год спустя, в июне 1966 года Фрэнк Заппа и его недавно созданная группа "Mothers of Invention" выпустили инновационный альбом Freak Out! Это был, в зависимости от того, кто рассказывает историю, первый или второй двойной рок-альбом. (Альбом Боба Дилана "Blonde on Blonde" был запланирован к выпуску за месяц до Freak Out!, но, по-видимому, задержался с выходом.) Это был также первый "концептуальный рок-альбом" и первый с напечатанными на обложке текстами песен. Во время записи альбома, в которой участвовали труппа Вито, Бобби Босолей, вездесущие групи Фрэнка, а также многие другие тусовщики, Заппа вместе с Памелой Зарубикой, также известный как Сюзи Кримчиз, переехал в дом в Лорел каньоне на Кирквуд драйв.
Весной 1967 года Фрэнк подписал контракт на выступления в театре Гаррик в Нью-Йорке — работа, длившаяся шесть месяцев. В одном примечательном эпизоде Заппа пригласил на сцену находившихся на действительной службе морских пехотинцев и вручил им куклу, попросив считать её "узкоглазым". Солдаты с удовольствием удовлетворили просьбу и радостно разорвали куклу на части, в то время как Фрэнк смотрел на это. Хотя морские пехотинцы обычно не являлись участниками шоу, на концертах "Mothers" часто "швыряли отрезанные головы кукол в толпу возбуждённых поклонников", как бывшая групи Памела Де Барр вспоминает это в своей книге "Я с группой". Эту практику в значительной степени расширит протеже Заппы Элис Купер.
На день осеннего равноденствия 1967 года Заппа женился на дочери кадрового морского офицера Аделаиде Гейл Слотман, работавшей тогда личным помощником бывшего полицейского-гангстера Элмера Валентина и курировавшей работу ночных клубов "Whisky A Go Go" и "The Trip". Всего неделю спустя, 28 сентября 1967 года родится его дочь Мун Юнит Заппа. В конечном итоге к ней присоединятся ещё двое родных братьев и сестра, каждому из которых будут даны всё более причудливые имена: Двизл (Dweezil) Заппа, Ахмет Эмууха Родан (Ahmet Emuukha Rodan) Заппа и Дива Тин Мёффин Пигин (Diva Thin Muffin Pigeen) Заппа. Всех их вытащат из школы в возрасте пятнадцати лет, а их отец откажется платить за их обучение в колледже.
Вскоре чета Заппа вернулась в Лорел каньон и поселилась в культовой Бревенчатой Хижине, ставшей самой знаменитой местной общиной. Де Барр так описала условия жизни её и других будущих членов GTO: "Люси и Сандра размещались в хранилище, в подвале бревенчатой хижины, которую построил Том Микс ... Прямо напротив хранилища был большой встроенный шкаф, где единолично проживала Кристина Фрка". В подвальном помещении было второе хранилище в полный рост, которое часто занимал Карл Франзони, которому была посвящена песня Заппы "Hungry Freaks, Daddy".[202] Люди жили в каждом укромном уголке и закоулке этой усадьбы, а также на участке, на котором были "ручей и миниозеро, пещеры, убежища ..."