Свое призвание Фрейд ощутил очень рано. «Я хочу познать все акты природы, совершавшиеся на протяжении тысячелетий. Быть может, мне удастся вслушаться в ее бесконечный процесс, и тогда я поделюсь приобретенным со всеми, кто жаждет знаний», — писал другу 17-летний гимназист. Он поражал эрудицией, владел греческим и латынью, читал на древнееврейском, французском и английском, знал итальянский и испанский.
Окончив гимназию, Фрейд поступил в Венский университет. «Мои родители были евреями, остался евреем и я, — пишет он в автобиографии. — В университете прежде всего я столкнулся с представлениями, будто мне следует чувствовать себя неполноценным и национально чужим… Я рано понял, что такое находиться в оппозиции и быть изгнанным из рядов «сплоченного большинства». Это предопределило некоторую независимость суждений».
В 1873 году во время большого кризиса благосостояние семьи значительно пошатнулось, но молодой Зигмунд нашел себе покровителя: его талант и необычное усердие действовали подкупающе. Он не только смог продолжить свое образование на медицинском факультете Венского университета, но вскоре начал заниматься наукой. Уже студентом он стал демонстрантом у знаменитого Эрнеста Брюкке и выполнил несколько исследований по сравнительной анатомии и физиологии. В 1881 году Фрейд получает ученую степень в Венском университете. Судьбе было угодно, чтобы молодой Фрейд прошел мимо важнейшего открытия.
В 1884 году ему, как ординатору в больнице, была прислана проба кокаина для исследования. Он публикует в медицинском журнале статью, которая заканчивается словами: «Применение кокаина, основывающееся на его анестезирующих свойствах, найдет себе место и в других случаях». Эту статью прочел хирург Карл Коллер, товарищ Фрейда, и провел в институте экспериментальной патологии Штриккера исследования анестезирующих свойств кокаина на глазах лягушки, кролика, собаки и своих собственных. С открытием анестезии Коллером наступила новая эра в офтальмологии — он стал благодетелем человечества. Фрейд долго предавался болезненным размышлениям и не мог примириться, что открытие принадлежит не ему.