All'età di dieci anni, Dehmelt si iscrive al Berlinisches Gymnasium zum Grauen Kloster, con una borsa di studio. Dopo il diploma (1940) si arruola volontario nell'esercito tedesco. Gli viene ordinato di iscriversi all'Università di Breslavia per studiare fisica, cosa che avviene nel 1943. Dopo un anno di studio torna al servizio militare e viene fatto prigioniero durante la Battaglia delle Ardenne.