哈佛大学地处美国马萨诸塞州波士顿，始建于1636年，是美国第一所大学。不仅环境幽静典雅，还聚集了一大批最优秀的教师，是奥本海默向往已久的高等学府。
1922年秋天，一到哈佛，18岁的奥本海默就全身心投入到这个极具启发性的知识海洋里。
每学期他都选修6门主课，而一般的学生只按学校的要求选修5门。哈佛大学教学严格，要求标准之高在全美国的学校是出了名的。想获得高分非常困难，每学期5门的课程，一般的学生能获得B就是很不错的成绩了。很多学生为主课学习不堪重负。
而急切想获得更多知识的奥本海默在选修6门主课的同时，还旁听了其他4门他喜欢的课。在知识的海洋里，他就像一个贪婪的海盗，不停歇地掠夺知识财富。
奥本海默一个同班同学这样说道：“他在知识上掠夺了这个地方！”
他继续攻读文学，特别是法国作家的作品。同时也继续学习希腊文，在哈佛这段时间中的磨炼，使他已经十分精通这种语言了。
第二年，他决定主修化学，这时的他对未来的就业生涯规划仍没有明确的方向，只是朝着科学的大目标发展。
在以后他回忆道：“我还记得，当时和一群学长在讨论我是该主修化学，还是矿冶工程，因为我很向往矿冶工程师的那种生活。其中一位朋友顺口说：‘学化学吧！因为那样才有暑假！’”
有了这个幽默的“命令”，他就全心全力投入读书，很少参加课外活动。
他学习起来废寝忘食，每天早晨8时就比别人更早地进入实验室，只在午餐时才稍停片刻，啃一片“黑黄饼”，也就是平时我们常见的涂上花生酱和巧克力的夹心面包作为午餐。奥本海默利用一切可以利用的时间到图书馆进行一些科目的自学，因为课堂上老师讲课的速度他认为太慢了。
在一次全校举行的基础课会考中，他的数学分数和哲学分数遥遥领先，这引起了同学们的猜疑，大家怀疑他有作弊行为，因为他经常不来上这两门课。同学们还将此情况反映到学校的有关部门。
这在哈佛校园里引起了不小的风波。为验证奥本海默实际的知识水准到底如何，学校学术委员会特别组织了一次答辩会。结果在众目睽睽之下，奥本海默引经据典对答如流，征服了所有听众。
据认识他的同学们回忆，他在哈佛的3年中，从来没有陪一位姑娘出去玩过。也可能是从小上学就一直很优秀的缘故，他一直想保持在学校里领先的地位，所以比别人更疯狂地学习，但这也给有些神经质的他带来精神上很大的压力。
在最后半年，他发现了高等热力学这门课非常有趣。这门课当时是由著名的实验派物理学家珀西·布里奇曼讲授。这位教授在后来还获得过诺贝尔奖。
奥本海默第一次与布里奇曼相识，就深深地被这位教授所打动，这也使他第一次对物理学产生兴趣。这门科学触动了他心灵深处的哲学家气质。他感到物理学不像化学那样过分偏重于实用，而是偏重于基本理论。
他曾说过：“这是一门研究自然规律与秩序的学科，它探索物质和谐地存在与运动的根源。”
布里奇曼最吸引奥本海默的是他那种哲学式的敏锐求知精神。
奥本海默描述布里奇曼是一位“很棒的老师，从来不满足于现状，总是反复思考每个问题。他的方式就是深入探讨物理精髓的最好方法。他更是位人人都想投其门下而习之的老师”。
奥本海默在跟布里奇曼学习过一段时间之后，开始参加布里奇曼领导的科学研究工作，他不甘做个旁观者，决心投入其中。以至于哈佛毕业前，他请布里奇曼写了推荐函，申请到当时享誉欧洲的、物理学顶尖研究中心的英国剑桥卡文迪什实验室，继续从事物理学方面的学习和研究。
他十分明白这并不容易，因为他从布里奇曼那里只学到一些入门知识，以他在哈佛的化学学位，绝对不足以说服任何一位欧洲顶尖大学的物理教授收他做研究生。
另外，在和实验派的布里奇曼做了一学期的物理研究后，他发现自己并不适合实验室的工作。他喜欢概念及理论，却对与仪器和实验器材为伍不感兴趣。
尽管有这些困难，他还是决定继续攻读物理，特别是新的一门叫作“量子力学”的学科。这门新知识已完全扭转了过去几百年以来的物理学理论。
奥本海默为这几年的刻苦学习付出了沉重的代价。他经常有一种钻到牛角尖中而不能自拔的危险倾向，但正是这种精神，督促着他对问题的执著探讨。
在1925年夏天，刚刚过去3年，奥本海默就比别的同学提前一年，以最高荣誉的化学学士学位从化学系毕业。在学校的名单上，他是被选中的30名大学优等生荣誉学会成员之一。
在尚未确定剑桥大学的入学申请是否成功之前，奥本海默就在1925年9月离开纽约，起程前往英格兰。
在一星期的航程里，他拟了一封正式信函，上面说明他的学历，并表明他到剑桥深造的决心，他写道：“我计划在3年后，取得剑桥大学的物理学位。……我更希望能早日从事物理方面的研究。”
他自己很清楚做实验并不是他的专长，他相对地属于理论派，不过，他更清楚，要在剑桥出人头地，他就一定要进实验室才行。奥本海默到达英格兰时，对未来充满近乎天真的乐观态度，他以化学高才生的身份准备转行研究物理。
剑桥卡文迪什实验室，是当时国际上最著名的物理研究中心之一，也是全世界物理学领域内，富有天才的学生与研究人员，崇拜的“麦加圣地”。
1925年，这个研究室由欧内斯特·卢瑟福所领导，他个人可以称得上是20世纪最杰出的实验派物理学家，他在辐射方面的研究成就，还为他赢得了1908年的诺贝尔奖。
珀西·布里奇曼的推荐信并没能说服卢瑟福，让奥本海默成为卡文迪什实验室的一员。然而奥本海默自己仍毫不松懈地争取，在秋季班开课前，终于获得卢瑟福的同意。
在布里奇曼的推荐信中，除了提到奥本海默具有“十分惊人的领悟能力”，而且“他表现出在处理研究问题上高度的创造性”，他还提到了奥本海默的一个弱点，就是他性格上还不太成熟。他喜欢频繁地提问，来炫耀自己的博学，而且说话不太关注别人的感受，虽然他事后经常后悔。
奥本海默最不能容忍粗俗的语言或陈词滥调，如果他认为某人正在用这种方式讲话，他必定要打断别人的话并加以斥责。他的这种冒犯别人的习惯正好与他平时彬彬有礼的风度形成鲜明的对比。
