เมื่อเรียนจบชั้นประถมปลายในปี พ.ศ. 2436 โนงูจิก็เดินทางไปที่เมืองไอซูวากามัตสึ และขอร้องให้คานาเอะ วาตานาเบะรับเขาไว้ทำงานที่โรงพยาบาลไกโย โดยระหว่างที่ทำงานอยู่ที่โรงพยาบาล โนงูจิได้ศึกษาวิชาแพทย์ อีกทั้งยังหัดเรียนภาษาเยอรมัน อังกฤษ ฝรั่งเศสด้วยตัวเองควบคู่ไปด้วย

ทว่าในปี พ.ศ. 2439 เนื่องจากไม่มีเงินทุนเรียนต่อในระดับมหาวิทยาลัย โนงูจิจึงเดินทางเข้าโตเกียว มาหาโมริโนซูเกะ ชิวากิ (ญี่ปุ่น: 血脇守之助 โรมาจิ: Chiwaki Morinosuke) ทันตแพทย์จากโรงเรียนทันตแพทย์ทากายามะ (ปัจจุบันคือ มหาวิทยาลัยทันตแพทย์โตเกียว) ที่เคยได้พบกันที่โรงพยาบาลไกโย ชิวากิช่วยให้โนงูจิได้เข้าศึกษาวิชาแพทย์ที่โรงเรียนกวดวิชาไซเซ เพื่อเข้ารับการทดสอบความรู้ทางด้านแพทยศาสตร์ภาคแรก ซึ่งโนงูจิสามารถสอบผ่านโดยทำคะแนนได้เป็นอันดับที่ 1 และต่อมาในปีเดียวกัน โนงูจิก็ผ่านการทดสอบในภาคหลัง เขาจึงได้เป็นแพทย์อย่างเต็มตัวในขณะที่มีอายุเพียงแค่ 20 ปีเท่านั้น

ปี พ.ศ. 2440 โนงูจิทำงานเป็นอาจารย์สอนอยู่ที่โรงเรียนทันตแพทย์ทากายามะ ต่อมาก็เข้าทำงานเป็นผู้ช่วยที่โรงพยาบาลจุนเท็นโด แต่ทำได้ไม่นานก็ได้ไปทำงานที่สถาบันวิจัยโรคระบาดของชิบาซาบูโร คิตาซาโตะซึ่งเป็นสถานที่ที่เต็มไปด้วยนักวิจัยชั้นหัวกะทิจากมหาวิทยาลัยโตเกียวเตโกกุ (มหาวิทยาลัยโตเกียวในปัจจุบัน) ทำให้โนงูจิผู้ไม่ได้เรียนจบจากมหาวิทยาลัยไม่ได้รับการยอมรับและถูกปฏิบัติอย่างเย็นชาจากเพื่อนร่วมสถาบัน แต่ระหว่างที่ทำงานอยู่ที่นั่น เขาก็ได้มีโอกาสทำหน้าที่เป็นล่ามให้กับไซมอน เฟลกซ์เนอร์ ศาสตราจารย์ทางด้านพยาธิวิทยา แห่งมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ ซึ่งเดินทางมาดูงานที่ญี่ปุ่น เฟลกซ์เนอร์รู้สึกถูกใจในตัวโนงูจิ และได้ชักชวนให้เขาไปที่สหรัฐอเมริกาหากมีโอกาส