แม้ว่าพลังค์จะมีความสามารถด้านดนตรี ถึงขนาดร้องเพลง เล่นเปียโน, ออร์แกน, เชลโล หรือแม้กระทั่งแต่งเพลงได้ แต่เขากลับเลือกที่จะเรียนฟิสิกส์ แทนที่จะเป็นดนตรี พลังค์เข้าศึกษาต่อด้านฟิสิกส์ในมหาวิทยาลัยลุดวิจ-มักซีมีเลียนแห่งมิวนิก ต่อมาเมื่ออายุได้ 19 ปี เขาเดินทางไปกรุงเบอร์ลิน เพื่อศึกษากับนักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงชื่อ แฮร์มันน์ ฟอน เฮล์มโฮลทซ์ กับกุสทาฟ คีร์ชฮอฟฟ์ และนักคณิตศาสตร์ชื่อ คาร์ล ไวแยร์สตราสส์ มักซ์เคยบันทึกไว้ว่า แฮร์มันน์เป็นคนที่ไม่ค่อยเตรียมตัว มักคำนวณเลขผิดอยู่เสมอ พูดจาเชื่องช้า แต่กุสตาฟเป็นคนที่ชอบวางแผนและมีบุคลิกเคร่งขรึม แต่ต่อมาพลังค์กลับได้เป็นเพื่อนสนิทกับแฮร์มันน์ นอกจากนี้พลังค์ยังศึกษางานเขียนของ รูดอล์ฟ เคลาซิอุส นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน จนทำให้เขาสนใจศึกษาในด้านทฤษฎีความร้อน

เดือนตุลาคม พ.ศ. 2421 พลังค์ผ่านการสอบวิชาที่เรียน ต่อมาในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2422 พลังค์ผ่านการป้องกันวิทยานิพนธ์เรื่อง "ว่าด้วยหลักพื้นฐานข้อที่สองของทฤษฎีกลความร้อน" ทำให้เขาได้รับปริญญาเอกในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2422 ด้วยวัยเพียง 21 ปี หลังจากนั้นพลังค์กลับไปสอนวิชาคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยเก่าของเขาในเมืองมิวนิกเป็นเวลาสั้น ๆ

ต่อมาในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2423 พลังค์ได้เสนอวิทยานิพนธ์ฉบับที่ 2 เรื่อง "ภาวะสมดุลของวัตถุชนิดเดียวกัน ณ อุณหภูมิที่ต่างกัน" ซึ่งทำให้เขามีสิทธิเป็นอาจารย์สอนในมหาวิทยาลัย