مؤسسة روكفيلر
في عام 1924، انتقل إلى قسم الفيزياء في جامعة سانت بطرسبرغ الحكومية، والذي كان المركز الرئيسي للفيزياء السوفيتية آنذاك، حيث كرس نفسه لدراسة الفيزياء النظرية، وتخرج في عام 1927. التحق لانداو لاحقًا بالدراسات العليا بمعهد يوفي لتقنية الفيزياء حيث حصل في نهاية المطاف على درجة الدكتوراه في العلوم الفيزيائية والرياضية في عام 1934. تسنّى للانداو السفر خارجًا لأول مرة خلال الفترة الممتدة من عام 1929 إلى عام 1931، وذلك أثناء زمالة دراسية متنقلة تابعة لحكومة سوفيتية –المفوضية الشعبية للتعليم–  تستكملها زمالة مؤسسة روكفيلر. وكان آنذاك متقنًا للغة الألمانية والفرنسية وكان بإمكانه التخاطب باللغة الإنجليزية. وحسّن لغته الإنجليزية لاحقًا وتعلم الدنماركية.