После завершения гимназии с отличием в 17 лет Зигмунд планировал сделать военную или политическую карьеру, но вследствие антисемитских настроений и материальных трудностей был вынужден отказаться от этих намерений. После долгих раздумий он в 1873 году поступил на медицинский факультет Венского университета. К медицине он не испытывал ни малейшего интереса, впоследствии он неоднократно в этом признавался и писал: «Я не чувствовал никакой склонности к занятиям медициной и профессии врача», а в поздние годы даже говорил, что в медицине никогда не чувствовал себя «как в своей тарелке», да и вообще настоящим врачом себя никогда не считал^[22][23].

В марте 1876 года он под пристальным наблюдением профессора Карла Клауса исследовал половую жизнь угрей, изучал наличие семенников у самцов. Это была его первая научная работа. Больше всего он изучал во время учебы физиологию. В 1881 году он с отличием сдал выпускные экзамены и получил квалификацию врача.

В 1882 году начал медицинскую практику. Научные интересы привели его в главную больницу в Вене, где он начал исследования в Институте церебральной анатомии. В начале 1880-х годов сблизился с Йозефом Брейером и Жаном-Мартеном Шарко, которые значительно повлияли на выбор Фрейдом направления научной деятельности^[24]. В 1884 году он изобрел метод окрашивания нервных путей хлоридом золота, но его признали несовершенным.