Осенью 1839 года Рудольф поступил в институт Фридриха-Вильгельма – учреждение, целью которого как подразделения Берлинского университета было обучение медицинских работников для прусской армии. Провинциальных юношей из малоимущих семей привлекало бесплатное обучение, а также тот факт, что в момент начала бурного развития немецкой медицины, которая в скором будущем достигнет выдающихся высот, на факультете института работали прекрасные преподаватели, и среди них знаменитый в Европе физиолог Иоганн Мюллер. Известному биологу в то время было тридцать восемь лет, и он уже написал большую часть работ, принесших ему признание как основателя научных медицинских исследований в Германии. Если и есть в Европе человек, чьи ученики прославили девятнадцатый век своими достижениями в области медицины, то это Иоганн Мюллер, сравнительный анатом, биохимик, патологоанатом, психолог и талантливый преподаватель. Его многочисленные воспитанники стали лидерами следующего поколения врачей, значительно ускоривших научный прогресс, самым выдающимся из которых был Рудольф Вирхов.
Институт Фридриха-Вильгельма был по существу военной академией, в которой готовили военных медиков. Жизнь в школе отличалась спартанским характером. Учебная программа, накрахмаленная до жесткости с характерной для немцев строгостью, оставляла мало времени для самостоятельного обучения. Подкрепившись входившими в обычный ежедневный рацион квашеной капустой, колбасой и пивом, студенты отправлялись на занятия: шестьдесят часов каждую неделю, из которых сорок восемь проходили в лекционном зале. В письме к отцу Рудольф писал: «Итак, ежедневно занятия длятся непрерывно с шести утра до одиннадцати ночи, за исключением воскресенья, и ты сам можешь представить, как быстро пролетают дни и недели. К вечеру так устаешь, что смотришь на кровать с вожделением, а утром поднимаешься таким изможденным, как будто и не спал вовсе».
Однако, несмотря на переутомление, студент-медик находил время для занятий на собственный выбор. Он посещал лекции по логике, истории и арабской поэзии. К тому времени он мог читать на греческом, латыни и иврите, а также свободно говорил на нескольких европейских языках, в том числе итальянском, который выучил самостоятельно за лето между окончанием средней школы и началом занятий в институте. Кроме этого, он интересовался археологией и имел намерение расширить свои знания о политике. После двухлетнего пребывания в Берлине он написал отцу, что собирается познать как минимум «все универсальные законы природы, начиная с божественных высот и заканчивая камнем на дороге».
Его отец Карл Кристиан Людвиг Вирхов не одобрял увлечение сына таким широким набором предметов для изучения. Неудачливый предприниматель, чье состояние целиком зависело от годового урожая картофеля, больше всего на свете хотел, чтобы его сын стал хорошим специалистом, удачно женился и завел процветающую буржуазную медицинскую практику. По мнению Карла, Рудольф заслуживал обеспеченное будущее, комфорт и другие атрибуты респектабельной жизни высшего слоя среднего класса в награду за все трудности, которые ему пришлось пережить в прокрустовой атмосфере института Фридриха-Вильгельма. Он не мог представить себе, насколько скучной и бездушной была обстановка в этом заведении и какой удушливой и единообразной была повседневность студентов. Даже если бы он услышал что-нибудь об этом, он бы не смог понять, что бо́льшая часть лекций строилась без всякой логики, и несчастные студенты просто учили их наизусть, не вникая в смысл и не размышляя о предмете. Такой человек, как Карл, не мог оценить драгоценные мгновения, проведенные в кругу людей, подобных Иоганну Мюллеру, учившему своих воспитанников не навыкам построения успешной прибыльной практики, а методам волнующих исследований основ человеческой биологии. Карл Кристиан Людвиг Вирхов не понимал своего сына. Он обвинял его в чрезмерном самомнении и неуважении к своим учителям. В феврале 1842 года Рудольф написал отцу следующее письмо:
Мой дорогой отец,
Вы утверждаете, что я эгоист; возможно, это правда. Но вы обвиняете меня в чрезмерной самоуверенности, а это далеко не так. Подлинное знание не заблуждается насчет собственного невежества; я, как никто, осознаю пробелы в своей компетенции. Именно по этой причине я до сих пор не занимаюсь научными исследованиями. Я учусь с удовольствием, но отстаиваю свое мнение только когда считаю, что оно правильное…