Efter examen artium 1915 studerte han på farens sterke anbefaling til en doktorgrad i medisin ved Universität Rostock i 1923. Dette etter opphold i København, Göttingen og andre europeiske læresteder. Temaet var sammenhengen mellom arv og musikalitet. Da han så ga seg scenen i vold gikk det mest i legeroller mens han jobbet under faren (som også studerte raseri og arvelighet) ved Vinderen Biologiske Laboratorium fra 1924 til 1926. Der jobbet forøvrig også broren Heljar Mjøen (1903–2000), som ble en anerkjent lyriker. Sammen med sosiolog og senere motstandsmann Arvid Brodersen (1904–1996) utga Fridtjof i 1926 skriftet som imøtegikk den overbefolkning som professor i anatomi Otto Lous Mohr (1886–1967) hadde predikert. Doktorarbeidet ble i 1926 publisert sammen med den tyske Hans Koch (født 1897) som fra 1922 til 1927 var forsker ved laboratoriet på Vinderen.