Frem til 1933 forble Einstein den eneste ansatte ved instituttet. Da sa han opp sin stilling der samt ved Vitenskapsakademiet i Berlin og emigrerte til USA. Nye, finansielle midler ble likevel sikret fra Rockefeller Foundation og stillingen som direktør ble tilbudt nederlenderen Peter Debye. Han skulle også få overta professoratet etter Walther Nernst ved Universitetet i Berlin. Sommeren 1936 tok han opp sin nye stilling og mottok nobelprisen i kjemi samme høst. Det nye fysikkbygget ble formelt innviet sommeren 1938. Da hadde Debye også påbegynt konstruksjon av et 2,8 MV høyspenningsanlegg for en partikkelakselerator. Det kan være grunnen til Carl Friedrich von Weizsäcker hadde flyttet dit fra Hahns institutt året før. Aktiviteten rundt akseleratoren utgjorde en egen forskningsavdeling som ble ledet av Debye parallelt med at han hadde gruppe som forsket på gasser og væsker ved lave temperaturer. I tillegg drev en avdeling røntgendiffraksjon under ledelse av Max von Laue, mens en tredje avdeling studerte atomkjerner med spektroskopiske metoder.