По совету одного швейцарского инженера, с которым он случайно познакомился, осенью 1865 года Рентген отправился в Цюрих, чтобы там начать изучение машиностроения в Высшей технической школе. Там не требовался аттестат зрелости. Но для тех, кто не имел его, предусматривался специальный вступительный экзамен. На нем тридцать лет спустя провалился молодой Эйнштейн, который прибыл в Цюрих по тем же причинам и при схожих обстоятельствах. За хорошие оценки по естественнонаучным предметам, которые Рентген привез из утрехтского реального училища, он был от этого экзамена освобожден.
Три года Рентген изучал машиностроение на механико-техническом отделении. Особый интерес он проявил к прикладной математике и технической физике. Его учителями были математик Кристоффель, чьи исследования спустя десятилетия сыграли свою роль в становлении общей теории относительности, и великий термодинамик Клаузиус. Он посещал также лекции по литературе, искусству и истории. Хуже обстояло дело с чертежами.
По окончании научно-инженерного курса Рентген обратился к экспериментальной физике, которой он до сих пор еще не занимался вплотную. Он следовал совету физика Августа Кундта, прибывшего в то время в Цюрих. Уже в 1869 году, через год после инженерного экзамена, он получил за статью по теории газа степень доктора философии. В отзыве на его диссертацию отмечаются "добротные знания, самостоятельный творческий талант в области математической физики".
Кундт почувствовал в юноше, работающем с такой научной добросовестностью и так самокритично относящемся к полученным результатам, будущего специалиста прецизионной физики. Он предложил ему место ассистента.
При всей склонности к науке Рентген ни тогда, ни позже не был кабинетным ученым. Он охотно работал в лаборатории. Но он также охотно и с ранних лет занимался греблей и альпинизмом, наряду с коньками увлекался санным спортом, любил лошадей и был страстным охотником.
Швейцарским горам, которыми он восхищался еще будучи студентом, он остался верен всю жизнь. Свыше сорока раз объехал он Швейцарию. Со своей женой, с которой он познакомился еще студентом в Цюрихе, он особенно часто посещал Энгадин, а в Понтрезине они были достоянными гостями.
Когда Кундт в 1870 году принял приглашение в Вюрцбургский университет, он взял Рентгена своим ассистентом. Так в 25 лет Рентген впервые приехал в город, который спустя четверть столетия станет местом его величайшего открытия.
Несмотря на свои отличные успехи по специальности и двойной диплом высшей школы, Рентгену не удалось добиться допуска к конкурсу на доцентуру. В Цюрихском университете при присуждении докторской степени на отсутствие аттестата зрелости великодушно закрыли глаза. В вюрцбургской Alma mater царили строгие порядки, против которых было бессильно и заступничество Кундта.
Таким образом, счастьем для Рентгена и его дальнейшего научного развития было то, что его шеф уже через два года, в 1872 году, был приглашен во вновь созданный Имперский университет в Страсбурге. Эта высшая школа была свободна от академических пережитков. При поддержке крупного химика, специалиста по красителям, будущего лауреата Нобелевской премии, Адольфа фон Байера молодому физику удалось в 1874 году получить право на преподавание, несмотря на отсутствие аттестата.
Уже через год Рентген стал профессором математики и физики в Высшей сельскохозяйственной школе в Гоенгейме. В этом учебном заведении, в котором у него не было возможностей для экспериментальной работы, он оставался только два семестра, затем он вернулся в Страсбург как экстраординарный профессор математической физики.
То, что Рентгену доверили этот предмет, показывает, что его уровень соответствовал теоретическим требованиям физической науки того времени. Он, конечно, не был физиком-математиком в собственном смысле, и вся его любовь была отдана экспериментальному исследованию, но необходимыми физику математическими вспомогательными средствами он владел, без сомнения, свободно. В остальном же Рентген, подобно Фарадею, обладал способностью представлять содержание физических теорий в осязаемо наглядных формах. По словам Арнольда Зоммерфельда, он не нуждался "в математическом костыле". В его рукописях формулы встречаются редко.
В 34 года - в 1879 году - Рентген получает кафедру экспериментальной физики в университете Гисена. В этот период он опубликовал относительно немного. Но его работы показали смелое и образцово чистое экспериментаторское искусство и были очень многосторонни по своей тематике. Рентген не был узким специалистом. Но он преимущественно занимался вопросами электромагнетизма и оптики, то есть областями, к которым относятся его позднейшие великие открытия.