Franklin urodziła się w Londynie w Anglii w 1920 r. Studiowała nauki przyrodnicze na Uniwersytecie w Cambridge, a następnie w 1945 r. obroniła doktorat z chemii fizycznej na Uniwersytecie w Cambridge. Po uzyskaniu doktoratu pracowała jako pracownik naukowy w British Coal Utilization Research Association, gdzie zajmowała się badaniem struktury węgla.
W 1951 roku Franklin przeniósł się do King's College London, aby pracować w laboratorium Maurice'a Wilkinsa. Wilkins pracował także nad strukturą DNA, a wiedza Franklina w zakresie krystalografii rentgenowskiej była dla zespołu cennym nabytkiem. Wspólnie uzyskali szereg ważnych wzorów dyfrakcji rentgenowskiej DNA, które dostarczyły kluczowych informacji na temat jego struktury.
W 1953 roku Watson i Crick opublikowali artykuł na temat struktury podwójnej helisy DNA, częściowo oparty na pracach Franklina i Wilkinsa. Franklin nie została doceniona za swoją pracę i nie została zaproszona do udziału w ogłoszeniu odkrycia.
Franklin kontynuowała badania nad strukturą DNA i innych cząsteczek biologicznych aż do swojej śmierci na raka jajnika w 1958 roku. Miała zaledwie 37 lat.
Pomimo wyzwań, przed którymi stanęła jako kobieta w zdominowanej przez mężczyzn dziedzinie, Franklin wniosła znaczący wkład w dziedzinę krystalografii rentgenowskiej i zrozumienia struktur molekularnych DNA i innych cząsteczek biologicznych. Jej praca utorowała drogę do opracowania nowych leków i metod leczenia chorób, a ona jest uważana za jednego z najważniejszych naukowców XX wieku.