แม้โรซาลินด์ แฟรงคลิน จะต้องถึงแก่กรรมก่อนวัยอันควร แต่เธอก็มีผลงานที่สำคัญคือ เป็นผู้ศึกษาโครงสร้างทางรังสีเอกซ์ของดีเอ็นเอจนสำเร็จเป็นแบบจำลองในเวลาต่อมา โดยร่วมกับเรย์มอนด์ กอสลิง ผู้เป็นศิษย์ ถ่ายภาพการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ของดีเอ็นเอชนิด B ซึงภาพนั้นในเวลาต่อมาได้ถูกเรียกขานว่า โฟโต 51[40] นอกจากนี้ยังได้ศึกษาโครงสร้างของดีเอ็นเอชนิด A ด้วยตนเองอีกด้วย ข้อมูลสำคัญที่เธอพบคือ ถ้าจัดให้เบสอยู่ด้านในของเกลียว และหมู่ฟอสเฟตอยู่ด้านนอก ก็จะจัดโครงสร้างได้ลงตัว ซึ่งตรงข้ามกับที่ไลนัส พอลิงค้นพบ ข้อมูลเหล่านี้ถูกนำเสนอในงานสัมมนาวิชาการซึ่งเจมส์ วัตสันเข้าฟังด้วย

ต่อมา ข้อมูลที่เธอพยายามพากเพียรค้นคว้าหามาได้รั่วไหลออกไปยังมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ โดยข้อมูลส่วนหนึ่งของงานวิจัยถูกเผยแพร่ในรายงานนำเสนอสภาวิจัยการแพทย์อังกฤษที่มาตรวจเยี่ยมห้องปฏิบัติการ ต่อมามักซ์ เปรุตซ์ ซึ่งขณะนั้นเป็นทั้งอาจารย์และกรรมการสภาวิจัยการแพทย์ ได้นำงานดังกล่าวมอบให้แก่เจมส์ วัตสัน และฟรานซิส คริก แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ซึ่งกำลังทำวิจัยในหัวข้อโครงสร้างฮีโมโกลบิน[41][42] ยิ่งไปกว่านั้น หลังจากที่โรซาลินด์ย้ายจากราชวิทยาลัยไปยังวิทยาลัยเบิร์กเบค เรย์มอนด์ผู้เป็นศิษย์ก็ส่งต่อภาพถ่ายโฟโต 51 ให้แก่มอริสด้วย ข้อมูลที่นำเสนอในสัมมนา ประกอบกับข้อมูลในรายงานสภาวิจัยการแพทย์ ทำให้ทีมวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์สร้างแบบจำลองได้เป็นผลสำเร็จ รวมถึงได้รับรางวัลโนเบลสาขาแพทยศาสตร์และสรีรวิทยาเมื่อ พ.ศ. 2505

นอกเหนือจากการค้นคว้าโครงสร้างดีเอ็นเอแล้ว เธอยังได้ศึกษาเกี่ยวกับไวรัสใบด่างในยาสูบ ซึ่งเป็นไวรัสที่ทำให้ยาสูบ รวมทั้งพืชในวงศ์มะเขือเกิดใบหงิกงอ บางส่วนของใบจะเป็นด่างขาวหรือไหม้ รวมถึงทำให้ผลที่ได้มีรูปร่างหงิกงอเสียหายอีกด้วย[43]