Etter et halvt år i USA vendte Ploetz tilbake til Zürich og begynte på medisinstudiet. I 1886 forelsket han seg i medstudenten Agnes Bluhm til tross for sitt forhold til Pauline Rüdin. De bestemtet seg for å gifte seg. Ploetz var også opptatt av en amerikaner ved navn Mary Sherwood som studerte hypnotisme. I 1890 Ploetz ble og giftet seg så med sin tidligere kjæreste. Pauline. Bluhm opprettholdt likevel tett kontakt med Ploetz resten av livet, og de hadde sammenfallende syn på raserenhet og eugenikkens fortrinn. Ploetz og hans kone bodde i USA i fire år, og ble skilt i 1898. Ploetz giftet seg senere med Anita Nordenholz. I dette ekteskapet fødtes tre barn.