Franklin je rođena u Londonu, u Engleskoj, 1920. Studirala je prirodne znanosti na Sveučilištu u Cambridgeu, a zatim završila doktorat iz fizičke kemije na Sveučilištu u Cambridgeu 1945. Nakon završetka doktorata radila je kao znanstveni suradnik u British Coal Utilization Research Association, gdje je proučavala strukturu ugljena.
Godine 1951. Franklin se preselio na King's College London kako bi radio u laboratoriju Mauricea Wilkinsa. Wilkins je također radio na strukturi DNK, a Franklinova stručnost u rendgenskoj kristalografiji bila je dragocjena prednost timu. Zajedno su proizveli niz važnih rendgenskih difrakcijskih uzoraka DNK, koji su pružili ključne informacije o njezinoj strukturi.
Godine 1953. Watson i Crick objavili su svoj rad o strukturi dvostruke spirale DNK, djelomično temeljen na radu Franklina i Wilkinsa. Franklin nije dobila priznanje za svoj rad i nije bila pozvana da prisustvuje objavi otkrića.
Franklin je nastavila istraživanje strukture DNK i drugih bioloških molekula sve do svoje smrti od raka jajnika 1958. Imala je samo 37 godina.
Unatoč izazovima s kojima se suočavala kao žena u području kojim su dominirali muškarci, Franklin je dala značajan doprinos polju kristalografije X-zraka i razumijevanju molekularne strukture DNK i drugih bioloških molekula. Njezin je rad otvorio put razvoju novih lijekova i tretmana za bolesti, a smatra se jednom od najvažnijih znanstvenica dvadesetog stoljeća.