Franklin đến học tại Newnham College, Cambridge vào năm 1938 và học ngành hoá. Một trong những người dạy bà là nhà quang phổ học W.C. Price, người về sau trở thành đồng nghiệp của bà ở King's College. Năm 1941, bà được trao Second Class Honours trong kì thi tốt nghiệp. Chứng chỉ này được chấp nhận như bằng tốt nghiệp đại học để tìm kiếm việc làm. Cambridge bắt đầu cấp bằng cử nhân và thạc sĩ cho phụ nữ từ năm 1947 và những người phụ nữ từng học tại đây sẽ tự động được cấp bằng tương ứng.

Franklin làm trợ lý nghiên cứu "trong phòng thí nghiệm của R.G.W. Norrish trong vòng một năm nhưng không thu được thành công lớn." Về sau, ông đạt giải Nobel nhờ các đóng góp cho động lực học hoá học.

Franklin tiếp tục làm trợ lý nghiên cứu cho British Coal Utilisation Research Association. Bà nghiên cứu độ xốp của than, so sánh nó mật độ với heli. Thông qua đó, bà phát hiện ra mối quan hệ giữa độ khít của các lỗ trong than với tính thấm của các lỗ đó. Bằng việc kết luận rằng các chất bị loại ra căn cứ vào kích cỡ phân tử khi nhiệt độ tăng, Franklin đã giúp phân loại than và dự đoán chính xác hiệu suất của than khi dùng làm nhiên liệu cũng như trong hoạt động sản xuất khí tài thời chiến (thí dụ mặt nạ phòng độc). Công trình này là nền tảng cho luận án tiến sĩ về hoá vật lý của bà tại đại học Cambridge. Bà nhận bằng tiến sĩ năm 1945.

Nhà khoa học người Pháp Adrienne Weill là một trong những người hướng dẫn của Franklin tại Newnham. Cuối Chiến tranh thế giới thứ hai, Franklin xin Weill giới thiệu về một chỗ làm việc dành cho "một nhà hoá vật lý biết rất ít về hoá vật lý nhưng biết rất nhiều về những cái lỗ trong than". Tại một hội nghị vào mùa thu năm 1946, Weill giới thiệu Franklin với Marcel Mathieu, giám đốc Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), một mạng lưới các viện nghiên cứu được sự hỗ trợ của chính phủ Pháp. Điều này dẫn đến cuộc gặp của bà với Jacques Mering diễn ra tại Laboratoire Central des Services Chimiques de l'Etat ở Paris.

Mering là một nhà tinh thể học tia X. Ông ứng dụng tinh thể học tia X vào việc nghiên cứu tơ nhân tạo và các chất vô định hình khác. Ông dạy Franklin các khía cạnh của việc ứng dụng tinh thể học tia X lên các chất vô định hình. Franklin dùng các kiến thứ này lên các vấn đề rộng lớn hơn liên quan đến than, cụ thể là những thay đổi trong sự sắp xếp của các nguyên tử cacbon khi chúng chuyển thành than chì. Franklin xuất bản vài bài nghiên cứu về vấn đề này. Các nghiên cứu của bà trở thành một phần của hệ thống các nghiên cứu vật lý và hoá học chính thống về than. Mering cũng tiếp tục nghiên cứu về các dạng thù hình của cacbon bằng phương pháp tinh thể học tia X và các phương pháp khác.