Rosalind Elsie Franklin jómódú és befolyásos család öt gyermeke közül másodikként, 1920. július 25-én látta meg a napvilágot Londonban. Kora gyermekkorától kezdve megmutatkozott különleges intelligenciája, tizenöt éves korában eldöntötte, hogy természettudós válik belőle.

1941-ben Cambridge-ben kémia szakon diplomát szerzett. 1942 és 1946 között kutatási asszisztensként dolgozott a BCURA-nál, ebben ez időszakban sokat megtudott a szén fizikai felépítéséről, porozitásáról – ezt kamatoztatta doktori disszertációjában a Cambridge-i Egyetemen, vizsgálati eredményei később a karbonszálas technológia felfedezéséhez vezettek.

1947-ben Párizsba költözött, a Laboratoire Central des Services Chimiques de l'Etat alkalmazásában állt, ahol Jaques Mering krisztallográfus munkatársa jóvoltából megismerte a röntgendiffrakciót – nélkülözhetetlen lépés „az élet titka”, a DNS szerkezetének megismerése felé.

1951-ben Franklin visszatért Londonba, a King’s College biofizikai egység kutatójaként Raymond Gosling nevű tanítványával lenyűgöző felfedezésre jutottak; röntgensugarak segítségével fényképeket készítettek a DNS-ről, ami igazolta a kettős hélix felépítést. A híres 51-es fotó szolgált bizonyítékként a meghatározáshoz, közel száz órát vett igénybe elkészítése.

Ott-tartózkodása alatt személyes konfliktusa támadt kollegájával, Maurice Wilkins-szel, aki ezáltal megváltoztatta a DNS történelmét, ugyanis 1953-ban Wilkins Franklin engedélye nélkül felfedte az 51-es fotót vetélytársa, Watson előtt. Watson és Crick ekkor már javában saját DNS-elméletükön dolgoztak Cambridge-ben, majd a fényképen látott információkkal kiegészített kész modellt márciusban publikálták, áprilisban pedig a Nature magazinban is megjelentették, ahol lábjegyzetben megemlítették, milyen mély hatást gyakorolt rájuk a Franklin és Wilkins (akkor még) kiadatlan munkáiból származó tudás. 1962-ben Watson és Crick Nobel-díjat kaptak a modellért.

Franklin neveltetéséből adódóan nem reklamált, illetve nem tett semmit, ami arra utalt volna, hogy bármiféle kritika él benne – állítja Brenda Maddox, aki a Rosalind Franklin: The Dark Lady of DNA című könyv szerzője.

1953 márciusában Franklin Birkbeck College-ba költözött; a dohánymozaik-vírusok és az RNS felépítését tanulmányozta – jelentős eredményeket ért el a víruskutatás területén. Megállapodás szerint felhagyott a DNS-sel kapcsolatos munkával, ezért figyelmét ismét a szénre fordította.

1956-ban petefészekrákot diagnosztizált magán, három operáció és a kísérleti kemoterápia ellenére kitartóan folytatta természettudományos tevékenységét. 1958. április 16-án, 37 évesen hunyt el.