I 1829 begynte Mayer på videregående skole ( norsk: ) i nabobyen Schöntal, hvor han var elev i to og et halvt år. Senere arbeidet han i farens apotek i ett og et halvt år, før han i 1832 ble tatt opp til medisinstudiet ved Eberhard-Karls-Universität Tübingen. Medisinstudiet ved dette universitetet var praktisk og empirisk orientert, mens flere andre universiteter på denne tiden gikk inn for en mer spekulativ tilnærming inspirert av naturfilosofi (tysk: naturphilosophie). Naturfilosofi var en spesiell filosofisk retning innenfor tysk idealisme.