После школы Фрэнсис решил пойти в армию. Военная карьера его не привлекала, но он страстно хотел летать. Однако на медкомиссии его забраковали. В итоге он поступил в Стэнфорд, чтобы стать, разумеется, авиационным инженером.

После окончания университета в 1935 году Фрэнсис поступил на работу в Национальный комитет по аэронавтике в Лэнгли (NACA, предшественник NASA) и стал заниматься совершенствованием конструкции летательных аппаратов. Но до исполнения мечты было еще далеко, хотя друзья-пилоты неоднократно возили его в качестве пассажира. Через несколько лет Рогалло разработал щелевые закрылки, и компания Piper Aircraft пригласила его помочь с их установкой на самолеты. В компании ему дали несколько уроков пилотирования, но в день, на который был назначен его первый самостоятельный полет, судьба вновь нарушила его планы. Самолет, на котором он должен был лететь, по пути на аэродром загорелся в воздухе и разбился.

После окончания Второй мировой войны Фрэнсис увлекся улучшением аэродинамики воздушных змеев, используя свои знания и аэродинамические трубы лаборатории. Как позднее вспоминал один из его коллег, однажды он сказал пророческую фразу: «Когда-нибудь змеи станут достаточно большими, чтобы поднять в воздух человека». Начальство не одобряло этих занятий, но Рогалло построил аэродинамическую трубу у себя дома и стал изучать конструкцию парусов, задаваясь вопросом, можно ли превратить их в крылья. Модели, сделанные из ситцевых занавесок, он опробовал на побережье Чесапикского залива.

Вскоре он и его жена (и коллега) Гертруда поняли, что такое крыло не требует ни мачт, ни скелета, а может поддерживать свою форму только за счет набегающего потока воздуха. В 1948 году они подали заявку на патент гибкого крыла (который получили в 1951 году). Увы, ни публика, ни компании не проявили интереса к новой схеме крыла, и к 1957 году Рогалло продали всего 7000 игрушечных змеев.

Все изменилось 4 октября 1957 года с запуском первого советского спутника. Схема Рогалло позволяла упаковывать крыло в очень малый объем и отлично подходила для возвращаемых космических аппаратов. В NASA развернулись полномасштабные эксперименты. В 1961 году о крыле Рогалло написали в журнале Popular Mechanics, сопроводив статью примечанием: «Не пробуйте это самостоятельно!». К счастью, один из читателей, инженер Том Перселл, пренебрег советом и соорудил то, что сегодня называется дельтапланом: аппарат с гибким 5-метровым крылом, алюминиевым каркасом и креслом для пилота. Вскоре он встретился с Рогалло, и изобретатель был поражен, сколь точно Перселл скопировал конструкцию с журнальных страниц. А в 1965 году 53-летний Фрэнсис Рогалло впервые поднялся в воздух на летательном аппарате своей схемы и конструкции Перселла, буксируемом за лодкой. Путь к мечте занял 47 лет.