Франклин е родена в Лондон, Англия, през 1920 г. Учи естествени науки в университета в Кеймбридж и след това завършва докторска степен по физична химия в университета в Кеймбридж през 1945 г. След като завършва докторската си степен, тя работи като научен сътрудник в Британската асоциация за изследване на използването на въглища, където изучава структурата на въглищата.
През 1951 г. Франклин се премества в Кралския колеж в Лондон, за да работи в лабораторията на Морис Уилкинс. Уилкинс също работи върху структурата на ДНК и опитът на Франклин в рентгеновата кристалография беше ценен актив за екипа. Заедно те създадоха редица важни рентгенови дифракционни модели на ДНК, които предоставиха важна информация за нейната структура.
През 1953 г. Уотсън и Крик публикуват статията си за структурата на двойната спирала на ДНК, базирана отчасти на работата на Франклин и Уилкинс. Франклин не получи признание за работата си и тя не беше поканена да присъства на обявяването на откритието.
Франклин продължава изследванията си върху структурата на ДНК и други биологични молекули до смъртта си от рак на яйчниците през 1958 г. Тя е само на 37 години.
Въпреки предизвикателствата, пред които е изправена като жена в сфера, доминирана от мъже, Франклин има значителен принос в областта на рентгеновата кристалография и разбирането на молекулярните структури на ДНК и други биологични молекули. Нейната работа проправи пътя за разработването на нови лекарства и лечения за болести и тя се смята за един от най-важните учени на двадесети век.