Abbe studerte fra 1857 til 1859 i Jena der han konsentrerte seg om fagene matematikk, fysikk, astronomi og filosofi. Han knyttet seg i denne perioden særlig til fysikeren Karl Snell, far til Else som senere skulle bli hans hustru. Abbe gikk i 1859 videre til Göttingen der han studerte under fysikeren W. Weber og matematikeren Bernhard Riemann. I 1859 tok han i Göttingen en doktorgrad i mekanisk varmeteori, og fikk deretter en stilling som dosent i Frankfurt am Main. Dosentstillingen oppga han etter kort tid, og reiste tilbake til Jena. Der studerte han videre og ga privattimer. I 1861 tok han en doktorgrad i Jena, denne gang i termodynamikk.