Han hadde da tjenestegjort ett år som kandidatlege ved Rikshospitalet og Fødselsstiftelsen fra 1859, såvel som vært assistentlege ved Gaustad sykehus en tid i 1861. Fra 1861 til 1863 studerte han farmakologi og balneologi (læren om hvordan bad kan kurere sykdommer) ved tyske læresteder som Berlin, Wien, Tubingen, samt på diverse spa i Tyrol, Sveits og Tyskland. Etter hjemkomsten var han fra 1864 til 1865 universitetsstipendiat i farmakologi, som innebar labundervisning. En boikott fra misfornøyde studentene gjorde at Onsum tapte for Ernst Ferdinand Lochmann (1820–1891) i kampen om et ledig professorat. I stedet tok Ivar jobb som reservelege ved Gaustad sykehus fra 1866 til 1869.