Dia sekaligus menggunakan hasil penelitiannya untuk tugas akhir tesis doktoralnya. Franklin mendapatkan gelar Ph.D dari Cambridge tahun 1945. Dikutip dari Biography, pada 1946 Franklin kemudian pindah ke Paris.
Pada saat itu dia bekerja bersama seorang ahli kristalografi bernama Jacques Mering di Laboratorium Kimia Negara di Paris.Franklin belajar banyak tentang difraksi sinar-X, sebuah ilmu yang punya peran besar dalam penemuan Franklin soal struktur DNA.
Lanjut ke tahun 1951, Franklin kemudian bekerja sebagai peneliti di King's College London pada unit biofisika. Kala itu Direktur John Randall menggunakan keahliannya dan teknik difraksi sinar-X pada serat DNA.
Sementara itu, Franklin bersama muridnya Raymond Gosling membuat suatu penemuan yang menakjubkan. Mereka mengambil gambar DNA dan menemukan dua bentuk, yaitu bentuk A kering dan B basah.
Salah satu gambar difraksi sinar-X dari DNA bentuk B, yang dikenal sebagai Foto 51, menjadi bukti penting dalam mengidentifikasi struktur DNA. Foto itu diperoleh melalui 100 jam paparan sinar-X dari mesin yang disempurnakan Franklin sendiri.