У 1828 році він почав працювати підмайстром на будівництві порту в Бремергафені, але вже в 1829 році повернувся до Парижа до Гау. Там він захоплено зустрів Липневу революцію. Між 1830 і 1833 роками Земпер подорожував Італією та Грецією, знайомлячись з античною архітектурою. З цією метою в 1832 році він взяв участь в археологічних розкопках Афінського акрополя. Найбільше його цікавило питання, чи були покриті художнім розписом архітектурні споруди греків і римлян — так звана, суперечка про поліхромію. 1834 року опублікована праця «Спостереження про художній розпис в архітектурі та скульптурі античності» (), яку Земпер супроводив дослідженнями фарб колони Траяна в Римі. Вона миттєво зробив його знаменитим у всій Європі.