1941年到1942年，她在羅納德·諾里什（Ronald Norish，1967年諾貝爾化學獎得主）門下進行研究工作。1942年8月，由於第二次世界大戰的戰爭需求，富蘭克林進入位在泰晤士河上京士頓（Kingston upon Thames）的不列顛煤炭利用協會（British Coal Utilisation Research Association），在此期間對於煤的多孔性探討，助長了她往後對於強力碳纖維的研究，例如石墨。1945年，她以一篇論文《固態有機石墨與煤和相關物質的特殊關係之物理化學》（The physical chemistry of solid organic colloids with special reference to coal and related materials）獲得了物理化學的博士學位。 戰爭結束之後，富蘭克林於1946年前往法國巴黎工作，在當地的國家中央化學實驗室（Laboratoire central des services chimiques de l'État）待了三年，學習X射線晶體衍射技術。此外也發表了一些關於煤炭的研究論文，這些論文使她獲得了一些國際上的名聲，並且在一些化學工業獲得套用。1950年，富蘭克林受聘前往倫敦大學國王學院任職。
國王學院時期
1951年1月，富蘭克林開始在國王學院進行研究工作，她所任職的部門是醫學研究委員會（Medical Research Council，簡寫為MRC）中，由物理學家約翰·藍道爾主持的生物物理研究單位。原本富蘭克林的研究主題應該是蛋白質的X射線晶體衍射，不過到了國王學院之後，藍道爾重新指派她投入DNA化學結構的研究。這所實驗室還有另外兩位成員正在進行這項研究工作，分別是莫里斯·威爾金斯與他的學生雷蒙·葛斯林。富蘭克林在進行研究
1953年1月，威爾金斯由於以為沃森與克里克早已不做DNA結構的分析，因此將照片51號拿給沃森過目，並且詳細的解釋相關的研究結果。這使得沃森與克里克取得了布拉格的同意，並在2月4日重啟對DNA結構模型的建構，以及在2月8日請求威爾金斯同意他們也進行相同研究，此時威爾金斯才知道自己先前可能已經透露太多。同時卡文迪許實驗室在MRC的代表，也是訪問委員會的成員之一馬克斯·培魯茲（Max Ferdinand Perutz），也在克里克的要求下，將MRC報告拿給沃森與克里克觀看。雖然這篇報告並非機密，但是透露研究成果給競爭對手的行為卻讓藍道爾大為惱火。
在布拉格與藍道爾的介入下，《自然》（Nature）期刊於1953年4月25日同時發表三篇論文，順序是以沃森與克里克為先，再來是威爾金斯等人，最後是富蘭克林。其中富蘭克林的論文是與葛斯林共同發表，論文名稱是《胸腺核酸的分子結構》（Molecular Configuration in Sodium Thymonucleate）。沃森與克里克在論文中提及他們是受到威爾金斯與富蘭克林等人的啟發，但並未詳細說明，也沒有致謝。而威爾金斯與富蘭克林，則是在論文中表示自己的數據與沃森和克里克的模型相符。
富蘭克林到了伯貝克學院之後，在約翰·貝爾那旗下工作，開始將X射線晶體衍射技術套用在研究菸草鑲嵌病毒（TMV）的結構，並且由農業研究委員會（Agricultural Research Council，ARC）提供資金。1954年，她與克魯格（Aaron Klug）開始進行長時間的合作研究。1955年富蘭克林發表一篇論文，指出所有TMV顆粒的長度皆相同，這個結果與當時著名病毒學者諾曼·皮里埃（Norman Pirie）的想法矛盾，而最後證明富蘭克林的結果正確。 1954年之後，她和沃森與克里克之間的關係開始有所改善，沃森一方面成為她在病毒研究上的討論夥伴，一方面也援助富蘭克林的研究經費。富蘭克林經常到劍橋大學與克里克討論研究，並且曾經與克里克夫婦一同到西班牙旅遊。後來的幾年，富蘭克林仍然繼續將心力專注在TMV等病毒之上。她的團隊在1955年完成了TMV模型。此外她也研究了病毒對植物（包括馬鈴薯、蕪菁、番茄與豌豆）的感染，以及TMV病毒中的核糖核酸（RNA）。富蘭克林
患病離世
1956年夏天，富蘭克林在前往美國進行與工作有關的旅行時，察覺了健康問題，並且在同年9月發現腹部有兩顆腫瘤。在生病的期間，她有時會在克里克夫婦的家中修養。不過富蘭克林仍繼續她的工作，在1956年間發表了7篇論文，1957年則發表了6篇以上。後來她的團隊開始研究小兒麻痹病毒，並獲得美國國家衛生院的資助。1958年，富蘭克林返回正常的工作崗位，並前往生物物理研究協會（Research Associate in Biophysics）任職。
富蘭克林在進行研究
悼念A型DNA雙螺旋結構訃聞
DNA衍射圖像
富蘭克林
左到右:克里克、沃森、威爾金斯