W grudniu tego samego roku został wysłany do Francji, gdzie potajemnie uzyskał od ministra spraw zagranicznych Charles’a de Vergennes'a pomoc finansową dla kolonii. Dzięki dobrym stosunkom obu państw, 6 lutego 1778 podpisano francusko-amerykański traktat sojuszniczy, sygnowany przez Franklina, Silasa Deane'a i Arthura Lee. Wkrótce potem Deane został zastąpiony przez Johna Adamsa, jednak antagonizmy między Franklinem a Lee skłoniły do mianowania Franklina w początkach 1779 roku pełnoprawnym ministrem pełnomocnym Stanów Zjednoczonych we Francji. Lee kontynuował kampanię opozycyjną wobec Franklina w Kongresie, co zaowocowało rezygnacją Franklina z misji we Francji. Jednak nie została ona przyjęta, a zwycięstwo nad Brytyjczykami 17 października 1781 umożliwiło dalszą współpracę USA i Francji.
Niebawem Franklin został wydelegowany, wraz z Henrym Laurensem, Johnem Jayem i Johnem Adamsem do negocjowania traktatu pokojowego z Anglią. Premierem Anglii był wówczas sympatyzujący z koloniami lord Rockingham i dzięki temu, między innymi, 20 stycznia 1783 podpisano wstępny traktat pokojowy z Anglią, przy udziale Francji i Hiszpanii.