为理化学研究所的研究人员，指导教授为鲸井恒太郎。他在1921年4月5日搭乘日本邮船所属的北野丸由横滨出发，前往欧洲学习物理，拜访许多研究机关及大学。仁科芳雄首先来到剑桥大学卡文迪许实验室，然后在1922年1月前往哥廷根大学。他在1923年4月来到哥本哈根大学。他停留在哥本哈根时与丹麦物理学家尼尔斯·玻尔一同研究，并成为好友。仁科芳雄在1928年与奥斯卡·克莱因发表康普顿散射研究论文，并提出克莱茵－仁科方程式。他在1928年12月25日返回日本，并试图在日本创造量子力学研究环境。1931年7月，他在理