中学毕业后，冯·劳厄服了一年的兵役，接着开始在斯特拉斯堡大学学习数学、物理和化学，不久后转学到了哥廷根大学，主要研究光学，并受到物理学家和以及数学家大卫·希尔伯特的重要影响。此后，冯·劳厄又在慕尼黑大学学习过一个学期，1902年转去柏林洪堡大学，在马克斯·普朗克手下工作。冯·劳厄在柏林洪堡大学听了关于干涉谱线和热辐射的课程，这些内容的影响体现在了冯·劳厄关于平面平行板中干涉现象的博士论文中。1903年，冯·劳厄在柏林洪堡大学获得博士学位，导师是马克斯·普朗克，此后他又去了哥廷根大学两年，1905年回到柏林，