Etter en oppvekst preget av interesse i musikk og naturvitenskap, begynte han i 1908 å studere fysikk ved universitetet i Marburg. Bare etter et par semester der fortsatte han i München som på den tiden hadde en ledende posisjon i fysikk under ledelse av Wilhelm Röntgen og Arnold Sommerfeld. Disse studiene ble fortsatt i Göttingen hvor han bestemte seg for å konsentrere seg om teoretisk fysikk etter å ha fulgt forelesninger av den nyansatte Max Born. I 1913 begynte han der som «Hauslehrer» i fysikk for den berømte matematiker David Hilbert og kom dermed godt i kontakt med det akademiske liv i denne universitetsbyen. Året etter mottok han sin doktorgrad etter å ha skrevet en avhandling under Sommerfelds veiledning.