1873年秋，弗洛伊德顺利地升入了维也纳大学医学院。当时，弗洛伊德刚刚17岁。这是弗洛伊德学习和研究医学的开始。
入大学后的第一学期，即从1873年10月至1874年3月，弗洛伊德每周要学23个小时，其中有12个小时听解剖学课，6个小时上化学课。另外，还要进行这两门课的实习和实验。
接着，在第二学期，即从1874年4月底至1875年7月，他花在学习上的时间更长，每周达28个小时，上课的科目包括解剖学、植物学、化学、显微镜实习和矿物学。此外，他还选修了由动物学家克劳斯主讲的“生物学与达尔文主义”课；也选修了布吕克教授主讲的“语态和语言生理学”课。从此以后，布吕克教授成为了他在学习和研究方面的重要导师。
弗兰兹·布连坦诺是奥地利的天主教哲学家。他推崇经中世纪托马斯·阿奎那所歪曲和改造了的亚里士多德主义，他也是经院哲学的信奉者。布连坦诺的哲学在当时和以后都对西方哲学和心理学产生了很大的影响。弗洛伊德本人的哲学观点和心理学研究方法虽然有其独特的风格，但也在很大程度上受到了布连坦诺的影响。
弗洛伊德在连续三年听布连坦诺哲学课的过程中，始终都没有停止过对别的哲学派别的研究。在当时的维也纳大学，对几乎所有的大学生——不管是哲学系，还是医学院的或其他系科的学生——都要求在哲学上达到一定程度的造诣。
在第四学期，弗洛伊德继续听布连坦诺的哲学演讲。这时，布连坦诺已经开始讲授亚里士多德哲学。弗洛伊德早在中学和大学预科时代就精通希腊文、英文和拉丁文。因此，他完全有条件直接地钻研各种文本的亚里士多德著作及其他哲学著作，这也使他有条件尽可能客观地研究亚里士多德哲学原著的本来精神。
弗洛伊德在学习中从不盲从，体现了他可贵的独创精神。对于著名的学者——包括他的现任老师、著名生理学家布吕克教授、解剖学家克劳斯教授、哲学家布连坦诺等人在内都始终保持既严肃又谦虚的态度。弗洛伊德首先领会他们的观点，然后深入地和创造性地进行独立思考。在他没有弄懂某一观点之前，他绝不匆忙地作出肯定或否定的结论。
为了独立地钻研，他博览群书，如饥似渴地翻阅一切可能找到的参考书。他简直成了书本的永不疲倦的猎手。
有一次为了买书，他同爸爸发生了矛盾。弗洛伊德有买书的嗜好，但因经济条件的限制，父亲不得不劝他少买书。
到大学四年级开始前，弗洛伊德总结了前三年学习生活，他说道：
大学头三年的学习让我明白，我的天赋和能力受到了局限，我年轻时所热衷的那些科学领域恐怕我不会取得成功。后来，我终于在布吕克的生理实验室找到归属感。
同时，我也在那里找到我所尊敬且以之为模范的人物，即伟大的布吕克本人及他的助手西格蒙德·艾克斯纳和厄纳士特·冯·弗莱斯尔·马兹科。
1876年秋，弗洛伊德该上大四时，他正好是20岁，布吕克教授要他到生理学研究室。从此，弗洛伊德成了布吕克教授的正式助手。弗洛伊德同布吕克生理学研究室的结合，在他的一生和科学研究活动中是一个重要的转折点。
困难造就哲人，寂寞造就诗人。童年的经历和大学的生活使弗洛伊德更倾向于诗歌，所以，他格外推崇莎士比亚与歌德。
弗洛伊德很喜欢歌德的作品，他时常阅读《浮士德》、《少年维特之烦恼》等。他曾在自己的《自传》中引用了《浮士德》中的语句：
对科学的广博涉猎是徒劳的，每一个人都只能学到他所能学到的东西。
歌德在一首十四行诗里写道：
谁要做出大事，就必须聚精会神，
在限制中才显露出能手，
只有法则才能够使我们自由。
这些崇高的理想如春风春雨般滋润着少年弗洛伊德的心灵，也使弗洛伊德的眼睛明亮，信心十足。歌德的许多带有教育意义、表达深刻思想的短诗，语言精练有力，每一个字都印在弗洛伊德的心坎。弗洛伊德经常大声朗诵歌德这样的诗句：
怯懦的思想，
顾虑重重的动摇，
女人气的踌躇，
忧心忡忡的抱怨，
都不能扭转苦难，
不能使你自由。
对一切的强力，
自己要坚持反抗，
永远不屈服，
表示出坚强，
呼唤过来，
群神的臂膀！
弗洛伊德对莎士比亚也是特别推崇。他从8岁就开始阅读莎士比亚的著作。他阅读过莎士比亚所有的著作，而且，每当他阅读时，总会从莎士比亚的著作中摘引最精华的部分，背诵得滚瓜烂熟。他非常欣赏莎士比亚精确和深刻的表达方法。莎士比亚对于人生要旨的精湛理解更让他特别敬仰。
1879年，弗洛伊德应征入伍。后因为未经请假外出而退伍。
退伍后，弗洛伊德又回到了维也纳大学。从1873年至1881年，弗洛伊德在维也纳大学医学院的学习是他一生中的伟大事业的奠定知识基础时期。他把大量的时间用在学习生物学、医学、病理学、外科手术等课程上。
同时，在这里，弗洛伊德结识了在全世界负有盛誉的学者和医生。除了布吕克、克劳斯以外，还有著名的外科医生比尔罗斯、皮肤科专家赫伯拉、眼科专家阿尔德等人。从他们那里，弗洛伊德学到了许多宝贵的知识和进行科学研究的正确方法。
1881年3月，弗洛伊德终于以优异的成绩通过了医学院的毕业考试，领到了姗姗来迟的毕业证。
