研究理论物理
1926年夏末，奥本海默乘火车来到德国的哥廷根，这是物理学重镇。这时的奥本海默与一年前相比精神更好，也成熟了很多。
当时哥廷根大学和剑桥一样也是欧洲主要物理研究中心之一。但剑桥有实验工作的传统，而哥廷根则主要是理论研究中心。
奥本海默回忆道：
当我决定到哥廷根去时，我对自己的各方面都感到担心。但我心里明白，如果有可能的话，我最好从事理论物理工作……我对于能摆脱实验室工作感到非常高兴。
我在实验室里从来就做不好工作；别人对我不满意，我自己也不感兴趣；我感到这些事只是别人强迫我去做的。
他的这次转移实在是一个千载难逢的好机会。当他到达哥廷根后，他发现自己处在一大群优秀的科学家中间。他们的研究成果像磁石一样吸引着年轻的奥本海默。
在此之前10多年间，波恩所提出的原子结构理论几乎统治了整个物质结构研究领域。而且仅仅在一年之前，哥廷根的一位教授詹姆士·弗兰克，由于参与了用实验验证波恩理论的工作成就而分享了诺贝尔奖金。
1926年，波恩提出了有关量子及稳定状态的观念，是物理学上的新学派。这一学派的“量子物理”是当时哥廷根大学的主流，奥本海默更是迫不及待地想完全吸收。
奥本海默在哥廷根大学的指导老师是有名的物理学家马克斯·波恩，他后来也获得了诺贝尔奖。
事实上，哥廷根大学这时的研究人员有好几位之后都获得了诺贝尔奖，如沃尔夫刚·泡利、维尔纳·海森堡及恩里科·费米等人。奥本海默在哥廷根这段时间，不仅见过他们，而且与之共事过。
奥本海默在写给一位朋友的信中说：
我想你会喜欢上哥廷根的。这里的科学研究比剑桥好得多，整体而言，这里可能是能找到的最好的大学了。
当奥本海默还在剑桥时，他已经在“量子力学”方面做了一些工作。他刚从科西嘉岛回到英国，剑桥哲学学会的学报就发表了他的两篇涉及量子力学若干方面问题的论文，这使他大为振奋，增强了自信心。
奥本海默的名声先于他本人到达了哥廷根，因此当他一到，就被当做是一位已有名望的学者，立即应邀参加在每周举行的师生研究讨论会。
不仅如此，他还发现，在这种新课题领域内，教授与学生相互学习。这正是像他这种思想敏锐的美国人的理想工作环境，他很快就加入其中。
他一开始就毫无拘束地参加讨论，几乎吸引了每个到会者的注意力，但随后当他滔滔不绝地似乎要独占讲坛时，奥本海默就又成了众矢之的。
正像过去曾经发生过的情况那样，听众认为他在故意炫耀自己，显示个人的才华。最后他的同事不得不向教授递交了一份呼吁书，请求教授对这位“神童”的高谈阔论加以某种限制。
他确实是“神童”，在学校里，奥本海默比他们中多数人都更年轻，他才22岁，而且看上去还显得更小些。
同时，他又是美国人，十分富有，并且从不掩饰这一事实。他不仅衣着得体，而且出手十分阔绰。其他学生花钱买书往往感到困难时，奥本海默则所要的书籍应有尽有，而且有些书还是书店专门为他装订的。
他的这种与众不同的举止自然成了别人议论的话题。在他与一些同学寄宿的小楼里，奥本海默在餐厅里彬彬有礼的风度，以及他出众的高雅举止，使其他同学犹如没有教养的粗鲁人。
他们还发现，每当奥本海默认为他们的谈话太庸俗时，他就会不客气地突然打断旁人的发言。看来他不能容忍任何形式的愚蠢与虚伪的言辞，此时的他，又恢复了以前特有的骄傲。
一位美国同学爱德华·康登指出：“问题在于他的思想过于敏捷，他老是把对手置于不利地位。而且，该死的是，他往往是站在正确的一方，或者至少是相当地正确。”
人们还议论奥本海默爱用势利的眼光看待别人的聪明才智，因为他只在他认为智力上与自己相当或高于自己的人中间选择挚友。
他所结交的朋友之一保罗·狄拉克，仅仅在10年之后就获得了诺贝尔奖。他们经常待在一起，全部时间几乎都用来讨论物理问题。
狄拉克实在难以理解奥本海默为什么对天主教有那样浓厚的兴趣。奥本海默和另外两个同学花了许多时间攻读但丁的原著，而且为此不惜刻苦学习意大利文。他还尝试写诗，这在狄拉克看来正是奥本海默思想中缺乏明确目的性的表现。
据说狄拉克有一次问奥本海默：“你怎样可能同时做这两件事，写诗与研究物理呢？这两样东西实在差别太大了。物理学的目的是向人们揭示过去无人知道的新事物，而诗则恰恰相反。”
虽然并非人人都同意狄拉克的这种见解，但这段话正好说明了奥本海默研究物理学有自己独特的方式。
由于他过去所受教育的基础广泛，他选定自己专业方向的时间又较晚，因此他除对科学的爱好之外，还保留着对许多非专业领域的兴趣。
这就使他有可能在物理学所开辟的技术应用前景中，找到更为广泛的综合利用途径。后来，他对待科学的这种哲学式的观点，对于他的学生产生了巨大的吸引力。
不久，物理系主任波恩开始指导奥本海默并与其一起开展研究工作。海森堡、威格纳、泡利、费米等知名物理学家都得到过波恩的培养和指导。他在1924年首创了“量子力学”这个词。
在学生眼里，波恩是个坚持和平主义的犹太人，也是个非常有耐心的老师，对于一个像奥本海默那样性格的年轻学生来说，他是个理想的导师。奥本海默在写给哈佛大学物理学教授埃德温·肯布尔的信中对他们的工作做了概括：
几乎所有的物理学家都在研究量子力学……我研究有关非周期现象的量子理论已经有一段时间。
我和波恩教授研究的另一个问题是原子核周围α粒子的运动方向规律。我们在这方面还没有多大进展，但我想马上会有的。
1927年春天，奥本海默以海森堡在“量子力学”上的发现为基础做研究，其中对用“量子论”去解释“分子何以成为分子”产生了兴趣，并在很短时间内就找到了解决问题的方法，他把结果告诉波恩时，波恩既吃惊又高兴，随即合作写成了一篇名为《关于分子的量子论》的论文。这篇论文为高能物理学在此后70年的发展奠定了基础。
肯布尔教授的印象很深，在哥廷根待了几个月后，他以前的这个学生似乎沉浸在了揭示量子力学秘密的喜悦之中。
总之，奥本海默的能力终于在理论物理方面爆发了。在1926年至1929年他离开欧洲前，总共在量子力学方面发表了16篇论文。
他的论文充满了艰深的数学理论，除了物理学家外一般人难以了解。他利用量子物理的观念，来深入探讨有关原子的种种问题其中包括电子的旋转。
电子在围绕原子核运转的同时，本身也有自转，就如同地球在绕太阳公转外，也自转一样。这个电子自转的观念，也帮助科学家解答了有关原子内部结合的问题。
1927年，奥本海默获得哥廷根大学名誉博士学位，他的博士论文是发表在物理界具有权威性的《物理杂志》上。他与他的导师一起建立了“分子量子”理论，从而奠定了在理论物理界的地位。
6月，埃德温·肯布尔在哥廷根访问，不久之后就给同事写信说：
在哈佛大学时，我们就发现他很有才华，而他现在正变得越加才华横溢。他工作完成得很快，而且同在这里的一大批年轻数学物理学家相比毫不逊色。
对于这个阶段，奥本海默在成为著名科学家后说道：“就像在隧道里爬山一样，你根本不知道是否会爬出山谷，或者是否会爬出隧道。”
虽然当时奥本海默非常出色，但对于那时的科学成就来说，他更多是见证者，而不是参与者，然而，他依旧表明了自己拥有使物理成为终生奋斗方向的才智和决心。
