从维也纳大学毕业后，弗洛伊德于1882年转向医务实践，进入维也纳公立医院工作了三年。在这个时期内，他研究过从幼年到成年脑的（特别是延髓的）个体发育，深入研究脑解剖和精神病理学。他在这一方面写出的论文发表在神经病学的刊物上，曾赢得了卓越神经病学家的声望。此外，还先后在外、内、小儿、皮肤等科服务，获得了广泛的临床经验。
1884年，弗洛伊德在研究工作中获得了一项重要的成就，即发现了可卡因（Cocaine）的止痛作用，这是一种具有局部麻醉作用的麻醉药剂，对局部麻醉学说的发展起过推动作用。在这个时期，他是一个坚定的无神论者、唯物主义者和科学的生理学家。这是同他以后心理学方面的理论系统有矛盾的。
1885年，弗洛伊德通过笔试和口试，并发表《论脑的髓道》公开讲演，获得了维也纳大学编外讲师职位。
也就在这个阶段，弗洛伊德对神经症的疗法产生了浓厚的兴趣，开始了他人生中的一个重大转折。
与当时的神经学家相同，他所看到的两大疾病是歇斯底里症和神经衰弱症。不过当时的医学界既没有任何有价值的理论，也没有什么现成的疗法可以提供给他。
事实上，直到19世纪，人类还没有科学的办法对付神经病。有一种传统的迷信观点，认为精神病是由于妖魔鬼怪潜入人体造成的。所以就用恐吓、拷打等残酷的办法，摧残病人的肉体，给病人的肉体以强烈的刺激，以便把妖魔鬼怪从病人的身体中赶出去，达到治疗的目的。随着资本主义社会的发展，随着自然科学的进步和资产阶级人道主义精神的传播，到了19世纪初期，一些医学家开始反对用一些野蛮的、不人道的方法对付神经病，开始探讨神经病产生的真正原因和治疗神经病的科学的方法，并且提出了关于神经病的种种理论和学说。在19世纪，逐渐形成了两种相反的研究方向。一种是强调从人的机体方面寻找神经病的原因，主要从人脑寻找原因，用生物学、生理学、物理学、化学、解剖学等来说明人的精神活动和心理现象，认为神经病是由于人脑受到某种损伤或人脑的机能在某些方面发生了障碍造成的，力图找出神经病的生理机制，依此制定治疗的方法。当时这一派被认为“肉体派”，这一派在19世纪占主导地位。另一种则反对用物理学、化学、生物学和解剖学等去说明心理活动，主张看重分析人的精神生活，从人的思想意识活动和心理活动，寻找精神根源，认为神经病主要不是大脑机能的损坏造成的，大多数的神经病是一种精神疾病，必须深入研究人的精神活动和心理活动，从中找出治疗神经病的办法。这一派被称为“精神派”。“精神派”在当时是一种新的方向，还不占主导地位。这是因为当时的生物学和医学远远领先于任何心理学的缘故。
在初期，弗洛伊德还是按照当时神经病学的常规进行治疗，但他始终在寻找救治神经病的新途经。他深刻地感到，神经系统疾病在机体上找不出显著的原因（组织的伤害、破坏等），这是当时对科学家的一种直接挑战，所以他决心要探索出这种原因来。为此，1885年，他专门到巴黎去向法国著名神经病学家沙尔可（1825-1893）学习治疗神经病的经验，为期4个半月。
在19世纪，法国对神经病的研究工作走在世界的前列。沙尔可当时是国际上医疗和研究神经症的权威。他借助于催眠术在医疗工作上取得了成功，特别是在歇斯底里症的医疗上。所谓“催眠术”，就是在给病人的治的过程中医生与病人建立非常亲切的关系，尽力消除医生与病人之间的心理上的和思想上的隔阂，设法使病人处于一种安静的状态，然后医生按照预先确定的话题或问题，催促或诱导病人对指定的问题，说出自己的心情、意念和思想，医生一边不断催促，一边分析病人所说的东西，继续诱导，竭力使病人说出心理所想到的一切东西，从中分析出造成神经病的精神上的或心理上的原因。只要真正找到这些原因，想办法加以排除，就可以治好神经病。比如，当病人把造成疾病的不愉快的事情尽情吐露出来之后，病状就自行消失了。沙尔可应用催眠来引起和消除精神病的病状的研究使弗洛伊德惊讶不已，产生了深刻的印象。此外，沙尔可强调性的因素在神经病医疗中的作用。沙尔可还教导他说，神经系统疾病产生的原因是动力性的创伤，既无形的、看不见的心理创造。这对弗洛伊德一生的研究方向发生了决定性的影响。
1886年2月，弗洛伊德回到了维也纳，以自己的名义开设了一家私人诊所。同年，他与玛莎·波尔纳丝结婚。婚后，他们共有六个孩子，其中有三男和三女。最小的孩子安娜，后来也继承父业，成为世界性的精神分析学界的的权威之一。由于孩子较多，他们的经济情况不够宽裕，负担较重。但是玛莎·波尔纳丝是一个贤良温顺的妻子，她总是能够给弗洛伊德的家庭生活安排得愉快而安适，能让他把全部精力集中到自己所开拓的事业上。弗洛伊德是他那个时代有教养的医生的典范，他一直恪守着严谨的生活方式，把全部身心都投入到事业上。
1889年，弗洛佛德又到法国南锡拜访了研究神经病的另一个著名学者伯恩海姆（1837-1919）。伯恩海姆是沙尔可的学生，他当时在南锡总医院行医，用催眠暗示的方法治疗神经病，很有成效。弗洛伊德在他那里看到，被催眠的人在清醒后，不能回忆他在催眠状态中所做的一切言行。但是经过再三诱导和鼓励后，就能一一回忆起来了。通过这样的医疗过程，病状就消失了。弗洛伊德由此所受到的最大启发是：“可能有一种强有力的心理过程隐藏在人的意识之外。”
弗洛伊德由于受到沙尔可和伯恩海姆这两位学者的影响，尤其是沙尔可，不仅一般地研究了精神病和心理机制之间的关系，而且在对心理机制的探索中触及到其中的无意识层次，甚至于更深入地触及到无意识层次中的性欲问题。同时根据自己的临床经验，在神经系统疾病的医疗上便从生理学观点逐渐转向心理学的观点，提出了心理动力学的理论，认为：神经症起源于心理内部的矛盾或冲突，从而逐渐走上了心理学的道路。
