I Berlin hadde Merkel fått en stilling ved Zentralinstitut für Physikalische Chemie (ZIPC) i Adlershof, en del av Akademie der Wissenschaften (Vitenskapsakademiet). Ved ZIPC arbeidet Merkel med teoretisk kjemi, og tok doktorgraden i 1986. Hennes avhandling ble vurdert som . Studentene måtte imidlertid også ta kurs i marxisme-leninisme, og i dette faget oppnådde hun bare «tilstrekkelig» (). Etter doktorgraden ble hun tilknyttet prosjekter innen analytisk kjemi. Hun fikk også reise på møte i Vest-Tyskland.