I 1907 flyttet ekteparet til St. Petersburg. Ehrenfest fikk gode venner der, spesielt Abram Fedorovich Ioffe, men følte seg vitenskapelig isolert. I tillegg hadde han som østerriksk statsborger med jødisk bakgrunn ingen mulighet for en permanent stilling. I begynnelsen av 1912 begynte Ehrenfest en reise hvor han besøkte tysktalende universitet i håpet om en fast stilling. Han besøkte Berlin hvor han traff Max Planck, Leipzig hvor han møtte sin gamle venn Herglotz, München hvor han ble kjent med Arnold Sommerfeld, så Zürich og Wien. Mens han var i Praha møtte han for første gang Albert Einstein og de forble deretter nære venner. Einstein rådet Ehrenfest til å etterfølge han i stillingen i Praha, men det gikk ikke i orden, da Ehrenfest erklærte at han var ateist. Sommerfeld tilbød han en stilling i München, men Ehrenfest fikk et bedre tilbud og det var samtidig en uventet utvikling. H. A. Lorentz trakk seg tilbake fra sin stilling som professor ved Universitetet i Leiden i Nederland og på Lorentz' anbefaling ble Ehrenfest utnevnt til hans etterfølger.