作为一个热爱生活的人，富兰克林对半富多彩、千变万化的外部世界一直怀有浓厚的兴趣。随着年龄渐长，在繁忙的商业、社会活动之余，出于他那永无止境的求知欲和孜孜不倦的好学精神，又开始了对大自然的不尽探索。
早在他20岁时从伦敦返回费城的途中，他就对他观察到的大气的突然变化、海豚身体颜色、光泽的变换等作过准确的记述。在回到费城艰苦创业的岁月中，无暇顾及科学研究的他仍经常想到“自然哲学”，并留心同他有机会遇见的专家们交朋友。
就在他倡办“美洲哲学学会”的1743年，他作了一次堪与第一流的气象学家相媲美的关于气候现象的观察。他写道：
“星期五（10月21日）晚上9点，费城上空将出现月食。我打算观察它，却被一场东北方来的暴风雨所阻碍。这场暴风雨7点到此，像往常一样带来厚厚的云层，使整个半球阴霾四布。可是当邮差将波士顿的报纸送到，那上面记述了同一场风暴在那一地区造成的后果，我发现月食的开始在那里清楚地观察到，尽管波士顿位于费城东北面400英里之处。这使我迷惑了，因为那场风暴在我们这儿开始得那么早，使得我们不能进行观察；而那是一场东北风向的风暴，我想象它在远离费城东北方向的地方应发生得更早。因此，我在给我在波士顿一位哥哥的信中提到了它；而他告诉我说，那场风暴直到晚上11点才到达他们那里，所以他们能清楚地看到月食。”
在比较了我得到的其他几处殖民地关于那场风暴发生时间的记述后，我发现在东北方向越远的地方，风暴总是发生得越迟。
“由此，我对这些风暴的成因有了一个看法，对它我将以一两件人们所熟知的事例加以解释。假定一条长运河里的水在终端被一道闸门堵住了。水一直平静，直到闸门打开，这时它开始流出闸门，紧挨闸门的水先动，向闸门流动；紧挨着先动的水的水接着流动起来，这样连续不断，直到运河的尽头流动起来，运河尽头的是最后才动的。这里，所有的水的确是向闸门流动的，但依次开始流动的时间却是反向的，也就是从闸门开始，倒回到运河的尽头。再看一例，假想一个房间里的空气是静止的，没有气流穿过房间，而后你在烟囱里升起火来，立即，烟囱里的空气受热而上升，紧挨着烟囱的空气流进烟囱补充它的位置而向烟囱流动；接下去，其余的空气也连续地向烟自流去，一直到门那里。就这样，产生了我们的东北风向的风暴：我设想在墨西哥湾或那附近的空气因剧烈受热而稀薄上升，它原来的空间由它以北毗邻的较冷、因而较浓密、较重的空气来补充，这一空气的流动又引起它更北部的空气也流过来，形成一股连续运动的气流，而我们的海岸线和内地的山脊使这气流呈东北方向，因为它们是东北——西南走向的。”
富兰克林在此留下了他那强有力的看法，留待他人去理解，他已向着关于那巨大的旋转的风系即旋风或逆旋风的知识迈出了第一步。
1748年，富兰克林把他观察到的蚂蚁的一些情况告诉了一位瑞典生物学家。他相信，在蚂蚁之间存在着一种类似交谈的东西。为此，他做了实验。一些码蚁爬进了放在橱柜里的一只盛着蜜糖的瓦罐里，他抖掉了罐子里所有的蚂蚁，只留下了一只，然后把罐子用绳子挂在天花板上的一根钉子上。罐里的那只蚂蚁吃够了蜜糖后，设法从那根绳子爬到了天花板上，再从天花板沿着墙爬到了地板上。过了半个小时，大群的蚂蚁蜂拥而至，仿佛是它们得知了消息，沿着刚才那只蚂蚁爬过的路线，到了罐子里，吃光了剩下的蜜糖，再沿绳子、天花板等原路离开。
1750年8月23日，富兰克林写道，他观察他的一只钉在墙上的鸽棚（其大小刚好够养6对鸽子）里的鸽子，“尽管它们繁殖得像邻居家的鸽子一样快，我的鸽子却从来没有超出6对：那些年长、强壮的鸽子把年幼、体弱的鸽子赶出去，迫使它们去寻找自己的新居。最后，我挂上了一个新的鸽棚，里面分了格子，可容另外的12对鸽子栖身。没过多久，它就被原来鸽棚和邻居家鸽棚被赶出来的鸽子住满了。”
他最先认识到农业资源不应无端地被人为浪费掉，虽然没有明确提出“农业的可持续发展战略”设想，但早已意识到农业是全人类赖以生存的最基本的一种生存方式，应被纳入科学体系之中。他还倡议他创办的学院开设种植与园艺课程，可以说这是对他早期“生态农业”理念的一种全新的诠释。
1752年12月，富兰克林在波士顿的哥哥身患重病，排尿异常困难。他知道后找到一位银匠，请这位银匠按自己的要求制作了一根导尿管，然后寄给哥哥，从而缓解了哥哥的病痛。富兰克林发明的这根导尿管成为美洲医学史上第一根有弹性的导尿管。富兰克林的发明创造大都基于对日常生活的独特发现，从生活实际需要出发，以提高人类自身生活质量、为人类服务为宗旨。人们有理由认为，富兰克林是一位当之无愧的世界级大发明家，杰出的科学家。
1783年中旬的一天，富兰克林怀着喜悦的心情观看了在巴黎举办的首次气球升空表演。这一天，巴黎街头万人空巷，市民们竞相目睹这一在当时可谓旷世奇观的精彩表演。一声炮响震撼着人们的心灵，一只巨大的氫气球迅速升空，一直升入云端，人们为之雀跃欢呼，为之激动不已，大家都好奇地谈论眼前这惊心动魄的一幕。
一位市民不解地问：“一只气球，能有什么用呢？”“一个初生的婴儿，能有什么用呢？”挤在人群中的富兰克林听了这番话之后，幽默地回敬了一句。这则一问一答式的小幽默立即传遍整个巴黎城，人们为之回味无穷。这个小故事不胫而走，一直流传至今。
这年11月20日，富兰克林又亲眼目睹了“有人乘坐无人驾驶”的气球升空的壮观场景。两名科学家坐在一只挂在气球下面的藤条筐里，靠燃烧稻草产生的热能使气球升空并将藤条筐带到1500米以上的高空，气球越过塞纳河之后缓缓着陆。当天晚上，两位升空科学家之一、升空气球发明家约瑟夫·蒙特戈菲尔带着气球造访富兰克林，富兰克林与之探讨了有关“热气球”升空的各种问题，并提出了这样一个问题：目前，气球升空仅仅作为一种娱乐，它能不能给我们的生活添上全新的内容呢？换句话说，它能不能在科学考察和其他领域注入新的活力呢？
同年12月，富兰克林以一个科学家特有的敏锐目光又一次观看了气球升空的表演。这之后他在日记中写道：
毫无疑问，气球完全可以作为一种常用的普通载人交通工具。它的用途之一是可以让统治者信服，战争是何等的愚蠢，它可以使统治者的领地防不胜防，它可以使一支军队从天而降。
富兰克林一直密切关注与之相关的各项新实验。一年多之后，也就是1785年1月，约翰·杰弗里与人合作制成一架飞行器，并成功飞越英吉利海峡。得知这一消息后，富兰克林为之兴奋不已。因为，杰弗里特意从英国带来一封信，这封信是迄今为止已知的全球第一封名副其实的“航空信”，理当载入人类邮政事业兴旺发展的史册。
科学之于富兰克林，是蕴涵于日常生活中的自然界事物发生发展的规律。他在日常生活中发现它们，研究它们。他为了生活中的实际需要，而进行发明、创造：省柴取暖炉解决了冬天取暖中的问题，导尿管减轻了哥哥的病痛。而他为人类避免雷电的伤害则发明了避雷针，这是与他在电学研究上的杰出贡献紧密相联的。