具有探索精神的富兰克林所生活的时代，正值资本主义文明的上升时期。富兰克林无论工作如何繁忙，总是时时注意着大自然的一切。
1745年，荷兰莱顿的两个科学家发明了蓄电池--莱顿瓶。富兰克林对此产生了浓厚的兴趣，开始了电学试验。 1748年，富兰克林退出了他的印刷生意，不过他仍然能从他的合伙人手中分得印刷店可观的利润，亦因此有时间进行他各项发明和研究，当中包括了他对电的研究。
富兰克林的好友、图书馆的购书人、英国皇家学会会员彼得·柯林森给他寄来了这方面的书籍，从此，他进行了颇有趣味的探索。经过一段摸索，富兰克林第一个发现了金属尖端放电现象。他又经过各种试验，在1747年末得出结论:电不是摩擦产生的，而是通过摩擦集中起来的。它是物质中的一个元素，有正(+)有负(-)，从而创造了(+)(-)概念。他否定了法国科学家提出的二流体理论，即电有玻璃电、琥珀电。他认为电是单一流质，有多有少。尽管富兰克林的单一流质理论并不十分正确，但他是使用现代名词谈电子原理的第一个人。富兰克林对于电性质概念的解释很接近当代的观点，即物质是由电子(带负电)和质子(带正电)与中子构成的。这是富兰克林在电学理论方面的一大贡献。
1752年6月，富兰克林进行了一项着名的费城电风筝实验，并由此发明了避雷针。消息不久传到英国。英国人立即采用这一发明成果，并于1752年年底发表了他的论文。在未征得富兰克林的同意下，英国皇家学会为表扬富兰克林对电的研究，在1753年选他为院士。
除了研究电以外，富兰克林对气象学亦有所贡献。为了替他的报章寻找新闻，他经常到农夫市场去收集消息。他发现风暴经常在某地出现，然后在别的地方亦有风暴。他相信两者可能其实是同一个风暴，因此提出风暴会移动，最后衍生了日后出现的天气分析、天气图，改变了单纯依靠目测预报的方法。
在此之前，富兰克林还发明了新式火炉，称为富兰克林炉。1753年，他研制了医学史上头一个具有伸缩性的导尿管;并且试验了物体传热灵敏度。以后又研究了液体蒸发热量的散失情况和铅中毒效应及其它力学原理。即使在晚年，他还有心致力于科学试验，测量海流，研究改进航海技术，研究水声学，并在法国宣读了论北极光性质的文章。他对科学的许多贡献几乎都是在参加社会活动的同时完成的，经常把科学研究与实际生活结合起来。他的科学发明和发现为人类作出了宝贵贡献。
奔走两地
富兰克林在科学研究的同时，也热衷于社会政治活动。1751年，富兰克林任宾夕法尼亚州议会议员 。1754年，富兰克林以宾夕法尼亚州代表的身份出席了北美各殖民地在纽约州的首府奥尔巴尼举行的代表大会。在会上，他提出了着名的奥尔巴尼联盟计划:主张各殖民地组成联盟，北美和英国在平等的基础上组织联盟。这一计划因英国反对而失败。但当中的不少内容之后被放进了美国宪法内。
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