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，成为普朗克在理论物理学研究所的助手，研究熵在辐射领域的应用以及光波相干性的热动力特征。1906年，冯·劳厄获得大学任教资格后，开始研究爱因斯坦的相对论，1907年利用光学实验证明了爱因斯坦的速度叠