Після завершення гімназії з відзнакою в 17 років Зигмунд планував зробити воєнну або ж політичну кар'єру, але внаслідок антисемітських настроїв та матеріальних труднощів мусив відмовитися від цих намірів. Після тривалих роздумів він 1873 року вступив на медичний факультет Віденського університету. До медицини він не відчував ані найменшого інтересу, згодом він неодноразово в цьому зізнавався і писав: «Я не відчував ніякої схильності до занять медициною і професії лікаря», а в пізні роки навіть говорив, що в медицині ніколи не відчував себе «як у своїй тарілці», та й взагалі справжнім лікарем себе ніколи не вважав^[22][23].

У березні 1876 року він під пильним наглядом професора Карла Клауса досліджував статеве життя вугрів, вивчав наявність сім'яників у самців. Це була його перша наукова робота. Найбільше вивчав він під час навчання фізіологію. 1881 року він на відмінно склав випускні екзамени та отримав кваліфікацію лікаря.

У 1882 році розпочав медичну практику. Наукові інтереси привели його до головної лікарні у Відні, де він почав дослідження в Інституті церебральної анатомії. На початку 1880-х років зблизився з Йозефом Бройєром та Жаном-Мартеном Шарко, які значно вплинули на вибір Фройдом напрямку наукової діяльності^[24]. У 1884 році винайшов метод зафарбовування нервових шляхів хлоридом золота, але його визнали недосконалим.