Etter at Sofja forklarte Weierstrass at ekteskapet hennes kun var pro forma, støttet han henne i arbeidet hennes med avhandlingen sin. Fra november 1872 arbeidet hun på denne avhandlingen. Sofja arbeidet det meste av tiden i den lille leiligheten sin, ofte inntil seksten timer om dagen, og forlot bare sjelden huset; hun hadde tilsynelatende ingen interesse for annet enn matematikk. Og så ble hun sommeren 1874 ferdig med tre arbeider, som hun kunne levere inn som sin doktoravhandling.