Авторитет Франклина и его привлечение к важнейшим для молодой страны международным переговорам объяснялись не только его заметным местом в американской политике, занятым еще до революции, но и тем, что к моменту ее начала он был, вероятно, самым известным в мире коренным жителем английской колонии. Эту славу Франклин приобрел, прежде всего, своими исследованиями в самых разных областях: он внес вклад в создание метеорологии, геофизики, океанологии, демографии, оптики и ряда иных дисциплин. Однако наибольшие заслуги признаны за ним в изучении электричества, которым он занимался, главным образом, в 1740—1750-х годах. Франклин первым или одним из первых: опроверг существование разных видов электричества, отождествив все электрические явления с одной особо тонкой материей (флюидом, или «электрическим огнем»), состоящей из одинаковых элементарных носителей, избыток которых он предложил считать положительным зарядом, а недостаток — отрицательным; фактически постулировал закон сохранения заряда (ставший одним из фундаментальных в классической физике); разделил вещества на проводники и диэлектрики, верно определив некоторые их базовые свойства; развил представления о принципах действия конденсаторов; доказал существование атмосферного электричества, электрическую природу молнии и грома. С легкой руки Франклина в физике электричества и электротехнике укоренились термины, которыми пользуются до сих пор: «отрицательный/положительный заряд» («плюс» и «минус»), «заряжать» и «разряжать», «конденсатор», «(электрическая) батарея» (в то время — применительно только к конденсатору), «проводник», «обмотка», «заземление» и другие.
Франклину принадлежит также ряд технических идей и изобретений, среди которых, наряду с находками сомнительных авторства (кресло-качалка) или практической эффективности («печь Франклина»), можно выделить конденсаторную батарею, бифокальные очки, электрический запал и основной принцип работы криогенной техники, воплощенный в большинстве ее видов лишь в последующие столетия. Но самая значимая его новация, используемая повсеместно и приносящая огромную пользу, — это, конечно, громоотвод. Предметом особого восторга современников было то, что это изобретение и связанное с ним доказательство электрической природы молнии не стали результатом случайного открытия в ходе опыта (как часто бывало в истории науки), а появились первоначально как умозрительные построения, подтвержденные затем несколькими экспериментальными способами.
Франклин так и остался самоучкой: он не получил систематического научного образования, не знал математики (его труды не содержат ни формул, ни геометрических построений — лишь редкие рисунки). Однако прирожденный ум и талант экспериментатора помогли ему выдвинуть ряд интуитивных представлений о природе электричества, часть которых оказались неверными, но плодотворными — направившими последующие исследования ученых в нужное русло (например, об универсальном электрическом флюиде); другая же часть пережила всю дальнейшую эволюцию физики и сохранилась в современной науке практически в неизменном виде (закон сохранения заряда). Судьба благоволила этому человеку: некоторые его эксперименты содержали фатальные ошибки, которые при определенном стечении обстоятельств могли привести к гибели участников и неверным выводам; однако большие неудачи прошли стороной. Славу Бенджамина как разностороннего феномена в глазах современников характеризует емкое высказывание о нем известного французского экономиста и государственного деятеля второй половины XVIII века Анна Робера Тюрго, которое в латинском и английском вариантах фигурирует на многих изображениях Франклина и памятниках ему: «Он отнял молнию у небес и скипетр — у тиранов».