Franklin se narodila v Londýně v Anglii v roce 1920. Vystudovala přírodní vědy na University of Cambridge a poté v roce 1945 dokončila doktorát z fyzikální chemie na University of Cambridge. Po dokončení doktorátu pracovala jako výzkumná pracovnice v British Coal Utilization Research Association, kde studovala strukturu uhlí.
V roce 1951 se Franklin přestěhoval na King's College London, aby pracoval v laboratoři Maurice Wilkinse. Wilkins také pracoval na struktuře DNA a Franklinova odbornost v rentgenové krystalografii byla pro tým cenným přínosem. Společně vytvořili řadu důležitých rentgenových difrakčních obrazců DNA, které poskytly zásadní informace o její struktuře.
V roce 1953 Watson a Crick publikovali svůj článek o dvoušroubovicové struktuře DNA, částečně založený na práci Franklina a Wilkinse. Franklin nedostal uznání za její práci a nebyla pozvána, aby se zúčastnila oznámení objevu.
Franklin pokračovala ve výzkumu struktury DNA a dalších biologických molekul až do své smrti na rakovinu vaječníků v roce 1958. Bylo jí pouhých 37 let.
Navzdory výzvám, kterým čelila jako žena v oboru ovládaném muži, Franklin významně přispěla k oblasti rentgenové krystalografie a porozumění molekulárním strukturám DNA a dalších biologických molekul. Její práce připravila cestu k vývoji nových léků a způsobů léčby nemocí a je považována za jednu z nejvýznamnějších vědkyň dvacátého století.