在希腊神话故事中，天神普罗米修斯把天上的火种盗取到人间，给人类带来了光明和温暖，却触怒了主神宙斯，被下令用铁链锁在高加索的崖壁上，每日遭受神鹰啄食肝脏，但他忍受巨大的痛苦，始终无悔。最后被大力神赫拉克利斯解救。到了丨8世纪中叶，凡人富兰克林因率先尝试驯服雷电，将这一“天火”带到人间，被誉为“人间的普罗米修斯”。
在富兰克林生活的那个时代，人们对电还所知甚少，直到1745年年底和1746年年初，德国科学家克莱斯特和荷兰科学家穆申布鲁克几乎同时发明了后来被人们称为“莱顿瓶”的一种简单的电容器——蓄电池的雏形，这才奠定了早期电学的研究基础。富兰克林借助于朋友柯林逊从英国给他寄来的莱顿瓶等实验用具，开始了电学实验研究。他利用这些实验用具，并自制了一些实验用具，建立了一个小小的实验室，开始不辞辛劳地进行实验研究。消息一传开，他的妻子和儿子，以及不少朋友都到这个实验室来看稀奇，把他那小小的实验室挤得水泄不通，并要富兰克林边做实验边讲解。面对神奇的电荷实验，人们在惊奇之余希望他继续研究，并希望看到他优秀的研究成果。
几个月之后，富兰克林终于有了新发现，并由此做出了极为重要的结论：摩擦不能产生电，只能将电从一种物质转到另一种物质上，认为每个物质都是带电的。而在此之前，人们对电学实验仅限于用毛皮摩擦火漆棒，其结论为“电能发生电火花”“人接触电火花后会感到震动”等，仅此而已。欧洲科学家将电区分为由丝绸摩擦玻璃产生的玻璃电、由毛皮摩擦松脂产生的松脂电。富兰克林则指出：电是一种单纯的“流质”，在通常条件下以一定比例在物质中弥漫，又能被其他物质、特别是水和金属所吸引。
1747年7月11日，富兰克林在写给朋友的一封信中详尽阐述了他的实验结果，并提出电学的两个重要概念：即正电与负电。他以正号“ ”和负号“-”来加以区别，取代了“玻璃电”和“松脂电”的说法。由此，人们公认富兰克林是使用现代名词概括和表述电学原理的第一人，而正负概念则是他在电学研究史上的伟大贡献。他的理论与实验为近代电学研究奠定了坚实的基础。1788年，法国科学家库仑发现电荷间相互作用力的著名定律就是在这一概念的前提下研究成功的。19世纪英国著名电学大师、物理学家法拉第也是在这一理论的启发之下，对电介质的研究得出了丰硕的成果。
1749年11月7日，富兰克林在一篇研究电气的论文中提出了“闪电和电完全一样”的重要结论。他对天空中的闪电和摩擦电产生的电流做了详细的比较，发现两者有12项相同之处：
一、发光；
二、光色相同；
三、光线曲折；
四、运动速度；
五、可由金属传导；
六、爆炸时能发出响声；
七、能在水中传导；
八、穿过物体时能将物体分裂；
九、能杀伤生命；
十、能熔化金属；
十一、能引燃易燃物质；
十二、具有硫磺般的臭味。
1750年5月，富兰克林给远在英国的朋友柯林逊的信中提到金属棒尖端放出或吸收电荷的奇妙性，并附上一篇题为《电的性质和效力之探讨及1749年从费城几次实验中获得使建筑物、船只等免遭雷击的方法》的论文；这是富兰克林关于避雷针的最早的建议。
柯林逊将这篇论文提交给当时全球科学界最具权威的英国皇家学会，但并未引起人们的重视。
半年之后，柯林逊自费将富兰克林这篇电学研究论文印刷出来，并请英国电学家福瑟吉尔博士为其写序。1751年春，刚满45岁的富兰克林的论文集《电学的实验和研究》出版了。这是近代科学史上第一部系统研究电学理论的著作，具有划时代的意义。
1752年7月，他冒着生命危险，在费城做了一次轰动当时科学界的用风筝吸取天电的实验。以下就是关于这次实验的记述：
“由于同这次如此重大的发现（或许是伊萨克·牛顿爵士以来最伟大的）的每一情节都将给我所有读者以快乐，我将尽可能努力地传递我从最高权威那里得到的新细节来满足他们。”
“在出版了他的验证关于电和雷电是一回事的假说的方法后，博士等人在费城筑起一座塔尖（在基督教教堂），以便将他的观点付诸实验，而不是想象用一个大致差不多高度的尖头竿子来达到目的。这时，他忽然想到借助一只普通的风筝，他就可以比利用随便什么尖塔更好地深入雷电区了。所以，他准备了一大块丝帕和用来展开丝帕的适当长度的两根相亙交叉着的棍子，他抓住第一场就要到来的暴风雨的机会，步行到田野上去，在那儿有一座棚子可以用。但是由于害怕在科学上不成功的尝试往往招来的嘲讽，他没有将他想要进行的实验告诉任何人，除了他的儿子以外。他儿子将帮助他放出风筝。”
“风筝升了起来，在它显示出带电以前，过了相当长的一段时间。一朵很有放电希望的云笔罩了它，但没有任何反应。最后，就在他开始对他的努力感到绝望的时候，他观察到麻绳上一些松散的线直立了起来，相互让开，仿佛它们被定在了一个共同的导体上。注意到了这一充满希望的现象，他立即将他的指关节伸向钥匙（让读者去判断他在那一刻感受到的极度喜悦吧），发现就这样完成了。他感觉到了十分明显的电火花。其他的人也成功了，甚至在绳子被淋湿前，因此，这事实就平息了所有的纷争。当雨淋湿了风筝的绳子时，他收集到了大量的电火花。这事发生在1752年6月，法国电学家证明了同一理论的一个月后，他听说了他们所做的实验。”
这段话是富兰克林的朋友、英国皇家学会的普利斯特里写下的——富兰克林自己没有公开描述过这事。普利斯特里是在富兰克林眼皮底下写的，一定亲耳听到了富兰克林说的关于此事的情况，写出的草稿也经富兰克林过了目。普利斯特里前文所说的“最高权威”即指富兰克林本人。
当年9月，富兰克林就竖起了一根铁杆把雷电引入他的屋子里，以便对它做一些实验，用两只铃在铁杆受电时引起注意。
他在附近的铁匠铺定做了一根9英尺长的顶端削宋的铁杆，把它安放在烟囱顶上。铁杆的下端拴上像鹤的翎管那么粗的金属线，然后将金属线沿楼梯引到屋子里的金属水泵上，而水泵是通向地下的。
他又把屋里的那段金属线分成两股，两股线的终端相距6英寸，各挂上一只小钤，两只铃的中间，用丝线吊着一只小铜球。当金属线有电流通过时，铃上的铜球就会响起来。
他写道：“在频繁地从上方的铃吸取火花和为电瓶充电后，一天夜里，我被楼梯上响亮的劈啪声惊醒。我跳起来，开门出去，我察觉到那铜球不是像往常那样在铃之间颤动，而是被支开，离开两只钤有一定的距离；当那火通过时，有时候很响亮、迅疾的劈啪声从一只铃到另一只铃，有时候呈一条连续不断、浓稠的白色溪流，看上去有我的手指般粗，这时，整个楼梯亮如白昼，人们可以捡得起一根针来。”
那些铃在富兰克林的家里响了好些年。
看来，尽管他竖起那根铁杆主要是来取电做实验，但他也想到了用它来保护自己的房屋。10月1日，他写给柯林森的信中谈了风筝的事后，加上了一段附言，言及了避雷针：“我很高兴，听说我的实验在法国取得成功，他们开始在他们的建筑物上使用尖状物。在那以前，我们已经在我们法院和市政大楼的屋顶安装了。”这是最早的关于避雷针实际应用的信息。
富兰克林在电学上的重大贡献对当时的普通人来说是奇迹，而对科学家们来说，富兰克林成了电学上的巨匠。从法国传来了对他的赞扬；他关于电风筝的叙述《12月21日》在英国皇家，学会宣读，并几乎是就在当年的《学会记录》上发表。1753年7月，哈佛大学授予他名誉文学硕士学位，威廉学院和马利学院在1756年4月也步了哈佛的后尘；1753年11月30日，皇家学会“以其神奇的电学实验和观察”授予他哥德弗雷·科普利痔士金质奖章。