Après ses études, dès 1883, à l’académie Julian à Paris et à l’Art Students League de Washington, Frances Benjamin Johnston apprend les techniques photographiques auprès de Thomas William Smillie, à la Smithsonian Institution, équipée d’un appareil Kodak offert par George Eastman. Dans les années 1890, elle réalise d’importantes séries de portraits des hauts dignitaires du gouvernement américain, dont The White House (1893). En 1899, elle est choisie comme membre du jury de la prestigieuse Philadelphia Photographic Society et rejoint, cinq ans plus tard, le groupe Photo-Sécession dirigé par Alfred Stieglitz. Auteure prolifique, elle publie de nombreux articles sur la pratique photographique par les femmes dans des revues populaires, parmi lesquelles Demorest’s Family Magazine ou Cosmopolitan. En 1900, elle est sélectionnée pour être l’une des deux femmes déléguées à l’International Congress of Photography, qui se tient en parallèle de l’Exposition universelle de Paris, où elle expose entre autres ses célèbres tirages au platinium de l’Hampton Institute, institution dédiée à l’éducation des Afro-Américains, fondée en 1868. En 1966, le critique Lincoln Kirstein publiera une quarantaine d’épreuves de ce travail (The Hampton Album), et une exposition sera organisée la même année au Museum of Modern Art (MoMA) de New York.

En 1910, considérée alors comme une des photographes documentaires les plus influentes, elle se spécialise dans la photographie de jardin et devient l’une des premières à expérimenter la couleur. Elle dirige jusqu’en 1917 un studio à New York avec Mattie Edwards Hewitt, où elle travaille essentiellement pour des architectes et des hommes d’affaires. Dans les années 1930, une bourse de la fondation Carnegie lui permet de documenter l’architecture coloniale du sud des États-Unis. En 1945, elle devient membre d’honneur de l’American Institute of Architects. Deux ans plus tard, elle fait don de ses épreuves, négatifs et correspondance, à la Library of Congress (Washington).