伽莫夫少年时期经历了战争和革命的动乱，1922年进入新俄罗斯大学就读，不久转到列宁格勒大学攻读光学，曾师从着名宇宙学家亚力山大·弗里德曼学习弗里德曼宇宙模型。1928年获得博士学位。1928年到1932年间曾先后在德国哥廷根大学、丹麦哥本哈根大学尼尔斯·波耳研究所和英国剑桥大学卡文迪许实验室师从着名物理学家玻尔和卢瑟福从事研究工作。在哥廷根大学期间，伽莫夫成功地将量子理论应用到原子核的研究，解释了α衰变。1931年，伽莫夫被召回苏联，任命为列宁格勒科学院首席研究员，并在列宁格勒大学担任物理教授。当时斯大