Dedicouse á bioloxía molecular e colaborou no descubrimento do ADN tras doutorarse en química-física na Universidade de Cambridge no 1945. Aprendeu técnicas de difracción de raios X durante unha estadía de tres anos en París, no Laboratorio Central dos Servizos Químicos do Estado, tras o que se converteu en investigadora asociada no King's College de Londres. Sen o seu coñecemento, outro investigador asociado do centro, M. Wilkins, amosou a James D. Watson algunha fotografía de difracción de raios X de ADN tomada por ela, quen, en contacto con Francis Crick, tivo éxito en determinar posteriormente a estrutura da molécula. No mesmo número de Nature no que se publicou o artigo crucial de Watson e Crick publicouse tamén outro de Wilkins e Franklin sobre o soporte de datos da difracción de raios X. Os tres primeiros foron galardoados co Premio Nobel de Medicina en 1962.
