Pauli var elev ved Döblinger-Gymnasium i Wien og gikk ut derfra med beste skussmål i 1918. Bare to måneder etter uteksaminering publiserte han sitt første vitenskapelig arbeid, om Einsteins teori om generell relativitet. Han fulgte forelesninger ved Ludwig-Maximilians-Universität i München og arbeidet under Arnold Sommerfeld, og der mottok han sin doktorgrad i juli 1921 for en avhandling om kvanteteorien for et ionisert hydrogenmolekyl.