1933年，在遥远的德国，希特勒获得了政权。奥本海默不久收到一份传单，号召向逃出德国的物理学家提供资金支援，他捐出自己半年多的工资。在接受援助的人的名单当中，他找到了他在哥廷根大学时教他的教授詹姆斯·弗兰克。他也得知，在哥廷根时认识的物理学家马克斯·波恩，一位坚持和平主义的犹太人、当时哥廷根物理研究所的主任，后来逃去了英国。当初，正是波恩向奥本海默发出了邀请，让他到哥廷根大学继续学习深造。哥廷根，那是个多么牵动他记忆与情感的地方。
哥廷根
1926年夏天，奥本海默乘火车来到德国的哥廷根。那是欧洲，也是当时全世界理论物理学的重镇。他对可以摆脱实验室的工作感到非常高兴。之前，哈佛大学化学系毕业后，他曾在剑桥的卡文迪什实验室做研究。他在实验方面表现得很差，成了实验室“多余的人”。那时，他的孤独病、思乡病和他的失意，使他陷入绝望的境地。在布列塔尼海边散步时，他曾想跳进海里结束自己的生命。有时他站在黑板面前，手拿粉笔，一小时又一小时地苦思冥想，等到从幻梦中惊醒，才发现一整天已在这种沉思中悄悄地过去。在卡文迪什，他更感兴趣的是听杰·汤普森和欧内斯特·卢瑟福在实验室里讨论量子理论。汤普森是电子的发现者，1906年获诺贝尔物理学奖。欧内斯特·卢瑟福则创立了原子核理论，认为放射性物质原子的蜕变会导致放射，在此过程中原子会发生变化并释放大量能量。当时，欧洲的物理学家，如阿尔伯特·爱因斯坦、维尔纳·海森堡、尼尔斯·玻尔所提出的理论，再加上卡文迪什实验室由卢瑟福领导的实验派物理学家的发现，揭开了人类对原子知识探求的新纪元。德国物理学家阿尔伯特·爱因斯坦创立了相对论，他著名的质能关系公式表明，少量物质含有极其巨大的能量，人们都在试图掌握“吝啬的大自然严格控制这一能源库释放能量的杠杆”。
奥本海默深信不疑，他，以及物理学的未来在欧洲。物理学上的全新观念都在欧洲诞生和发展，而在美国才只是刚刚引入。1926年初，奥本海默在剑桥见到了来探望卢瑟福的丹麦物理学家尼尔斯·玻尔，他们进行了一次交谈。玻尔在1922年获得诺贝尔物理学奖，他在普朗克“量子假说”和卢瑟福原子行星模型的基础上，提出了氢原子结构和氢光谱的初步理论。玻尔与奥本海默的气质相像，也出生在一个上层家庭，父亲是大学校长，母亲来自一个犹太银行世家，书籍、音乐和知识包围着他。玻尔清晰地记得他们的邂逅。那天，奥本海默走进卢瑟福的办公室，看见玻尔坐在椅子上。玻尔礼貌地问：“进展如何？”奥本海默很迟钝地回答：“我遇到困难了。”玻尔问：“是数学问题还是物理问题？”他回答说：“我也不清楚。”玻尔说：“那就糟糕了。”玻尔在理论物理方面的成就，使迷茫中的奥本海默看到了一丝曙光。结束在科西嘉岛的度假回到剑桥后，他与玻尔又进行了一次长谈，明确了理论物理的研究方向。十几年后，他与玻尔的交谈将在美国继续进行下去。那年春天，奥本海默结识了波恩。当波恩向他发出邀请，他毫不犹豫地结束了在剑桥的求学生涯，前往德国。
在哥廷根，奥本海默与一大群最优秀的科学家们会聚在一起。在那儿，普朗克发现了量子（光子），爱因斯坦思考出了狭义相对论，玻尔对氢原子的描述是在那里完成的，海森堡完善了矩阵力学，薛定谔提出了波动力学理论。1926至1927年，波恩关于因果性和随机性的论文完成，海森堡的测不准原理和玻尔的互补性理论形成，建立一个量子力学的基本而紧凑的理论突然有了可能。