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弗洛伊德不仅在家里的表现远远好过弟弟妹妹，在学校的优异表现更是令同学们望尘莫及。
当弗洛伊德9岁时，由于智力过人，加上平时的努力自修，以优异的成绩通过了中学入学考试，比标准的中学入学时间提早了一年。
德国和奥地利的中学是八年制。它包括了中学的全部课程和大学预科的基本知识。因此，它比一般的中学多学了专业性知识。在德国和奥地利，这种学校被称为“吉姆那森”。弗洛伊德从入学开始到毕业都是优秀生。
弗洛伊德受的完全是严格的古典文化教育。拉丁文和希腊文的学习开阔了他的眼界，同时也让他更加了解古代的世界，因而他对考古学产生了兴趣。他善于用简单的句子来表达复杂观念，同学大都难以望其项背。
同时，弗洛伊德也学习法文和英文，抽空还自修了西班牙文和意大利文。他对自然科学的兴趣可能是由《动物的生命史》这本书引发的，那是他在11岁时从学校得来的奖品。每次他到城郊树林里独自散步，他都常会收集许多植物的标本带回家中。
弗洛伊德孜孜不倦地看书，他的求知欲很强。他不仅认真地学好所有的功课，而且喜爱课外读物。读书对他来说从来不是负担。看书和思索成了他生活中的主要内容。他也经常和自己的同学讨论问题，探讨书中的真理，有时还会为此发生激烈的争吵。为了不妨碍妹妹们的学习，每当在家里与同学讨论问题时，他总是把房门关得紧紧的。
在妹妹安娜的回忆里，哥哥带回家的男孩子，都是喜欢切磋功课的朋友而非玩伴。由此我们可以清楚地知道，少年弗洛伊德是一个用功、执着、决心想要成功的孩子。
他很少满足于课文的浅显的内容，总是愿意以课文作为线索，更深入和更全面地探索其他与此有关的问题。他所钻研的读物很多很广，包括历史、文学、地理、数学、物理、化学、外国语言等各门科学。除了老师留下的作业，他还会做更多的练习。
他爱解析难题，他善于从那些好像没有解决希望的难题中发现突破口，他常常顺着问题本身所固有的逻辑去进行有条不紊的解析；他也善于创造问题本身所没有的、有利于解题的条件，借助这些新条件，那些起初看起来令人望而生畏的难题会在他手中迎刃而解。
在中学时期，弗洛伊德不仅自己勤奋地学习，还经常主动指导自己妹妹们的功课，帮助她们复习，使她们能克服许多障碍逐步地掌握有效的学习方法。他甚至充当了妹妹们的阅读导师。他时常告诫她们不要过早地看一些不适宜的读物。有一次，妹妹安娜在15岁时看巴尔扎克的小说，弗洛伊德劝她别看。
后来他在自己的《自传》中说：
在中学时期，我的成绩连续7年名列前茅，每次班里考试总是第一名，成绩在全校里也是很稳定。所以我有特别待遇，甚至可以不用参加班里的考试。
由于弗洛伊德的学习成绩出色，他被保送到维也纳大学就读。维也纳是欧洲最著名的文化中心之一，而且从19世纪中叶到第一次世界大战期间，也是维也纳文化发展的全盛期。
维也纳的光荣而悠久的文化传统为弗洛伊德的精神分析学的形成和发展提供了丰富的“养料”。维也纳是弗洛伊德的科学创见和伟大学说的摇篮。
由于以上复杂的历史原因，当弗洛伊德进入大学时，他感到明显的失望。在他的《自传》中写道：
我发现别人指望我该自认为低人一等，是个外人，就因为我是犹太人。我绝对不承认我是劣等人，我一直不懂我为什么要为我的血统，或者如人们那时开始说的“种族”而感到耻辱。
我容忍了对我的排斥，并不感到懊悔。因为在我看来，尽管受孤立，但一个积极同大家一起工作的人是能够从这个人类的组织中找到某些慰藉或安身之地的。
弗洛伊德为不知走哪一条路，犹豫过很长一段时间。经过3年犹豫徘徊和动荡不定地选课，一般人通常只花5年时间就可以读完的大学，他却花了足足8年的时间。最后，当自己没什么选择时，他才把精力投入到医学上面。
早在1872年9月，弗洛伊德16岁的时候，为了准备升大学的考试，他花了1年的时间苦读。他把法律作为自己的主攻科目，主要是因为它能带他走进政界的大门，因为政界是一个犹太人可能发挥影响力的少数场所之一，尤其在中产阶级“布格”政府的掌权期间，犹太人的前途更为看好。
弗洛伊德的父亲曾经将一些他很尊敬的布格党人带回家，他们之中包括许多犹太人。在弗洛伊德看来，似乎每个犹太学生都有可能得到部长的职务。
他想读法律系还有另外一个原因，那就是他与后来成为社会主义的政治家的漠里克·布伦的同窗之谊。在莫逆之交布伦的影响下，弗洛伊德打算进入大学后选读法律。
但在1873年年初，一次演讲又动摇了弗洛伊德。
确切地说，那次演讲其实是弗洛伊德的老师艾内斯特·布吕克教授为同学们上的一堂很普通的课。只不过，在那堂课结束前，布吕克教授为同学们朗诵了一首著名作家歌德写的《谈大自然》的诗。
这首诗这样写道：
啊！大自然，
这包含着我们又控制着我们的大自然啊，
谁也跳不出她的掌握，更无法猜透她的心意；
而她，
却往往一下拽住了我们，把我们扔进她那狂舞的旋涡，
在她的手中晕头转向，精疲力竭。
她容忍一个个稚子在她面前卖弄才智，
也允许一个个傻瓜对她妄加评议。
无数的人在她面前走过，
却从来没有人看清过她的面目，
而她却在观赏周围发生的一切，
对一切作出她自己的估计；
即使你不同意，也得服从她的规律，
即使你想反对，却也得把她的意志奉为法律；
她举止从容，是为了等待你；
她行动匆匆，你就不会发腻。
她没有语言，没有文字，却创造了那么多嘴巴来说话，
那么多心灵来感受，来识别。
……
弗洛伊德立即被诗文中的“大自然”深深吸引，他决定了解“大自然”，而了解“大自然”就需要先了解科学。
当时，达尔文的学说是一个很热门的话题，这些理论使人们觉得，人类对世界的认识渴望产生一个重大的飞跃，所以科学把弗洛伊德深深地吸引住了，于是，他下定决心在医学院专心学习。当弗洛伊德作最后决定时，他一度认为科学是帮助他赢得名声的一条路，甚至他或许能像达尔文一样创造出改变世界的理论。他相信自己会有一天也一定会在某一领域有一番成就。
最让弗洛伊德不能忍受的，就是很多无知的人不重视他。他想要让别人从里至外毫无保留地认可他。他希望他的工作被人记住，他的名字挂在人们嘴边；他喜欢众人跟随，喜欢带给追随者奖赏，但是他的抱怨却几乎近于虚假。
弗洛伊德十分肯定天将降大任于他，他有做领袖的一切资质。虽然还不知道未来的路会是怎样，但他毅然决然地放弃了经由法庭引至政府机关的路途，尽管这样会付出很大的代价。
然而，弗洛伊德所决定的不是放弃医学，只不过是放弃法律而选择自然科学。在这一段时间里，他曾经写道：“我在那个时候，或者在我往后的日子里，都不曾特别钟情于医生这种工作。”但他后来却成为世界上最著名的医生，这似乎不符合他最初的想法。很多人认为他放弃法律和政治是非常不明智的举动，很快这些人就发现是自己错了。
早在高中时期，弗洛伊德就认识到一个寄人篱下的民族要承受巨大的不公。在大学里，他发现反对犹太族的浪潮更高涨了，但是这情况却给他有用的教训。先前，他叙述道：“我已经习惯了别人的反对以及被置于‘团结的大多数’限制的情况下，我已经有了某种程度的独立判断能力。”