1787年，已经退休且年满81岁的富兰克林带病出席了美国制宪会议，成为是费城制宪会议最重要的委员之一。他赞成民主制，主张建立一院制的议会。此外，还极力反对种族主义及奴隶制度，组织了反对奴役黑人的运动，主张把人民应享有的权利列入宪法。同时富兰克林又以元老派的身份设法调和内部矛盾，力促宪法通过。富兰克林由此成为唯一同时签署美国三项最重要法案文件(《独立宣言》《1783年巴黎条约》《美利坚合众国宪法》)的建国先贤。在这一年，富兰克林捐款修建了以他命名的富兰克林马歇尔学院。
1787年10月，富兰克林第三次当选为宾州州长，但不久他就病倒了。在他任期内的最后几个月里，宾州的行政参事会一直在他家中进行。1788年，富兰克林开始确立遗嘱。同年10月，他结束了政治生涯。
富兰克林从政治生活引退后，积极地参加废奴运动。他曾担任宾州废除奴隶制委员会的会长，进行争取黑人奴隶的解放活动，这是富兰克林一生中所从事的最后一种公共事业。在1790年3月23日，富兰克林准备在国会发表反对奴隶制度的演说，临时因为健康情况恶化，没有实现。
与世长辞
1790年4月17日夜里11点，富兰克林在宾夕法尼亚州费城溘然逝去，享年84岁。那时，他的孙子本杰明·谭波尔正陪在他的身边。4月21日，费城人民为他举行了葬礼，两万人参加了出殡队伍，码头上船只下半旗，教堂钟楼里哀钟长呜，礼炮齐鸣以示致敬。4月22日，有人动议为富兰克林的逝世服丧一个月以示哀悼，被不经讨论地通过。法国制宪大会也为他志哀三日。
主要影响
科技
物理学
富兰克林对物理学的贡献主要在电学方面。他是第一个在纯科学领域中享有国际声誉的美国科学家，是美国电学研究的先驱者。
富兰克林对电学的研究结果统一了当时混乱的电学知识。他最主要的贡献就是对说明各种电现象的理论(如电荷的产生、电荷的移转、静电感应等)作了比较系统的阐述。最初，他热衷于发明设计小器件，这给他以后的电学实验研究打下坚实的基础。1745年起他在不到10年的时间内，利用一些简单的工具、器械进行了各种大胆的新的电学实验。通过实验，富兰克林首先提出电学史上一项重要的假说:电的单流质理论。
在一个简单的放电实验中，富兰克林借用了数学上正负的概念，第一个科学地用正电、负电概念表示电荷性质。他让A、B两人分别站在木箱上，用莱顿瓶分别使他们带上玻璃电和松香电，又让A、B向站在地上的第三个人C放电，结果都有火花闪现。但是如果A、B带电后先互相握手，再向C放电，结果都没有火花闪现。富兰克林由此发现玻璃电和松香电可以互相抵消，于是总结出电荷有两类，他把玻璃电叫做正电，把松香电叫做负电，分别用”+””-”符号来表示。并提出了电的单流体学说，他认为:每个物体都有一定量的电，电只有一种。摩擦不能创造出电，只是使电从一个物体转移到另一个物体上，它们的总电量不变。物体上带过量电的称为带正电，不足的称为带负电。富兰克林还发现了尖端放电现象。更重要的是，他提出了电的转移理论。以后，这个理论发展为电荷守恒定律，这是自然界最基本的定律之一。
1747年，富兰克林对莱顿瓶进行了研究，阐明了电容器的原理。1749年到1751年间，他仔细观察和研究了雷、闪电和云的形成，提出了云中的闪电和摩擦所产生的电性质相同的推测。1752年富兰克林在费城进行了震动世界的电风筝实验:在雷电交加的情况下，利用风筝将大气电收集到莱顿瓶中，使其充电，由此证明了他所提出的”闪电和静电的同一性”的设想。根据这一理论和他对尖端接地导体放电现象的发现，1750年提出了关于避雷针的建议。这一建议首先于1852年在法国马利大学得到应用。
富兰克林还支持光的波动学，1758年与剑桥大学化学教授约翰·哈特莱合作利用醚的蒸发得到-25c的低温，首先发现蒸发致冷原理。
数学
在数学上，富兰克林创造了8次和16次幻方。这两种幻方性质特殊，变化复杂，至今仍为学者们所称道。
热学
富兰克林阐述了热传导理论。1742年，他发明的新式取暖炉，以省燃料，热效高闻名，很快得到推广，人们称其为”富兰克林炉”。
富兰克林从实验中发现，深色对阳光吸热大，浅色对阳光反射强，就提出冬天要穿深色衣服，夏天宜穿浅色衣服。设计出夏天穿的白色亚麻服装。他还研究过利用蒸发取得低温与近代通风的方法。
光学
光学方面，他发明了适宜于近视和远视老年人用的双焦距眼镜。
医学
富兰克林因首先发现人体口腔中呼出气体的有害性，发明换气法，被称为”近代牙科医术之父”。1773年他探讨过感冒的病因;还研究传染病的防治。
气象、海洋学
富兰克林最早提出绘制”湾流”地图的构想，并积极推动对墨西哥”湾流”的研究。他根据表兄蒂莫西·福尔杰绘制的草图和1770年自己编绘的《海流流路地图》制作出了《墨西哥”湾流”地图》。1786年《美国哲学会会志》刊登了费城版画家詹姆斯·普帕德制作的凝结着富兰克林心血的《墨西哥”湾流”地图》。这幅”湾流”地图计算和描绘了墨西哥”湾流”的上下行路线，湾流中画了顺流行驶的帆船，图面上的大图与小图都绘出了精确的经纬网格，有很强的实用性。
此外，他还观测北美洲风暴运动的方向，最先绘制出暴风雨推移图。1778年最先解释清楚北极光，并创制夏时制。