W czasie wolnym, w środowe popołudnia, uczęszczał na kolokwia organizowane przez Deutsche Physikalische Gesellschaft (Niemieckie Towarzystwo Fizyczne), prowadzone m.in. przez Alberta Einsteina, Maxa Plancka, Maxa von Lauge czy Walthera Hernanna Nernsta. Największy jednak wpływ na Wignera wywarł Michael Polanyi, promotor jego pracy doktorskiej, oraz Leó Szilárd. Ten ostatni stał się jego długoletnim przyjacielem. Tematem dysertacji Wignera była „Statistische Mechanik und Reaktionsgeschwindigkeit” (statystyczna mechanika i prędkość reakcji). Po obronie doktoratu Wigner wrócił na krótko do Budapesztu, by podjąć pracę w firmie prowadzonej przez ojca, lecz szybko ją porzucił.
thumb|Eugene Wigner (z prawej) z Wernerem Heisenbergiem (1928) thumb|Eugene Wigner (z lewej) i Alvin Weinberg W roku 1926 Wigner objął stanowisko asystenta w zespole Richarda Beckera w Instytucie Cesarza Wilhelma Wielkiego (dzisiejszy Uniwersytet Techniczny w Berlinie). Tam też podjął badania nad teorią grup, tworząc podstawy fizyki statystycznej. Pod koniec lat 20. prowadził badania w dziedzinie mechaniki kwantowej, które kontynuował również po objęciu profesury w Getyndze, wraz z Schrödingerem i Dirakiem (ku lekkiemu niezadowoleniu Einsteina).