1939 m. Europoje prasidėjus karui, Rosalinda toliau gyveno Kembridže ir, 1941-aisiais baigusi studijas, turėdama daktaro laipsnį, pradėjo dirbti. Šis buvo tiesiogiai susijęs su tuometiniais įvykiais: reikėjo tirti akmens ir medžio anglių savybes ir rasti efektyviausią jų naudojimo būdą. Ji išleido penkis leidinius šia tema, neturėdama nė 26 metų. Jos darbai dar ir šiandien laikomi pavyzdiniais, padėję pamatus anglies struktūros tyrimams.
Sulaukusi 26, Rosalinda jau turėjo filosofijos daktarės laipsnį. Tuo metu baigėsi karas ir Franklin ėmė dirbti kitoje srityje: naudodama rentgeno spindulius siekė išsiaiškinti kietųjų kūnų sudėtį (rentgeno spindulio difrakcija). Ji tapo šio tyrimo metodo, leidžiančio tirti neorganines medžiagas, pradininke.
Trejus metus Rosalinda praleido Prancūzijoje, mėgaudamasi palankiomis darbo sąlygomis, taika ir laisve, prancūzišku maistu ir kultūra. 1950 m. ji vis dėlto nusprendė, kad jei nori užkopti į Anglijos mokslinės karjeros aukštumas, ji privalo grįžti į šią šalį. Mokslų daktarė buvo pakviesta kartu su kitais mokslininkais padirbėti Londono Karališkajame koledže, tiriant gyvąsias ląsteles.
Grupės vadovas paskyrė Rosalindai kolegą diplomantą ir jiems pavedė tirti DNA. Franklin manė, kad šis projektas priklausė jai vienai. Todėl, grįžus iš atostogų jos kolegai Maurice Wilkinsui, jų santykiai gerokai pagedo. Diplomantas manė, kad Rosalinda yra jo asistentė, o Rosalinda savo ruožtu buvo įsitikinusi, kad tik ji viena dirbs su DNA. Negana to, abu mokslininkai buvo labai skirtingo būdo: Franklin – tiesi, greita ir ryžtinga, o Wilkinsas drovus, hipotetiško mąstymo ir pasyvus. Tokie nesutapimai sąlygojo ateities lenktynes: kas greičiau atskleis DNA struktūrą.
Franklin pagerino rentgeno spindulio difrakcijos technikines savybes, pritaikydama jas DNA tyrimams. Ji išgavo itin siaurą ir tikslų spindulį. Taip ji gavo aukščiausios kokybės, kokios tik buvo iki tol, DNA skaidulas ir jas lygiagrečiai išskirstė. Mokslininkė studijavo ir skaidulų reakciją į drėgną aplinką. Visa tai leido Rosalindai suvokti DNA struktūros esmę. Deja, jos buvęs kolega Wilkinsas be tyrimo autorės žinios Kembridžo universitete pasidalino jos atradimais su Jamesu Watsonu ir Franciu Cricku. Taip jie aplenkė Franklin, 1953 m. kovą publikavę moters DNA struktūros atradimus.
Įtempti santykiai su Wilkinsu ir kiti mokslininkei nepalankūs Karališkojo koledžo niuansai (pavyzdžiui, moteriai mokslininkei buvo draudžiama pietauti toje pačioje patalpoje, kur valgė vyrai) privertė Franklin ieškotis kito darbo. Londone, Birkbecko koledže ji įkūrė savo tyrimų grupę. Bet Karališkojo koledžo vadovas leido jai tą padaryti tik su sąlyga, kad mokslininkė netęs DNA tyrimų. Franklin tuomet grįžo prie anglies studijų ir nutraukė DNA tyrimus. Ji ėmėsi virusų tyrimų ir per 5 metus šia tema išleido 17 leidinių. Franklin grupės atradimai padėjo pamatus struktūrinės virusologijos mokslui.
Mokslinės komandiruotės JAV metu buvo pastebėta, kad Franklin veidą karts nuo karto iškreipia skausmas. Netruko paaiškėti, kad moteris serga kiaušidžių vėžiu. Dar dvejus metus Franklin dirbo, ir, iškentėjusi tris operacijas bei eksperimentinę chemoterapiją, būdama 37 metų amžiaus, 1958-aisiais mirė.