En 1904, il entame des études de mathématiques à l'Université de Varsovie, mais il en est expulsé un an plus tard pour avoir participé aux manifestations des étudiants contre la politique tsariste lors de la révolution de 1905. Fin 1905, Wertenstein se rend à Paris pour étudier la physique à la Sorbonne où il se fait remarquer par Maria Skłodowska-Curie et c'est à l'Institut Curie qu'il commencera son activité scientifique après sa licence. Il y passe cinq ans. En 1913, il obtient un doctorat pour sa thèse "Recherches expérimentales sur le recul radioactif".