但是，历史表明，弗洛伊德的这一转业，其后果远远未被其本人及其老师所料到。除了经济收入上有了明显的改善之外，主要是走上了一条把所学得的基础理论与临床实践结合起来的正确道路，为他后来创建精神分析学打下了不可缺少的基础。
维也纳综合医院是世界上第一流的医院和研究中心之一。这里的教授也跻身于奥匈帝国最受尊敬的名人之列，各实验成果也给医院带来显赫的名声。综合医院位于十几座四边形大楼，共有20个科、14个研究室和门诊部，医生们有一个阅览室，病人有一个图书馆，全院共有2000张病床，每年接纳25000名病人。
从1882年至1885年，在维也纳综合医院工作期间，弗洛伊德先后担任外科、内科、精神科、皮肤科、耳鼻咽喉科、神经科、眼科和小儿科等8个科的医师。
1882年7月31日，弗洛伊德正式到维也纳综合医院工作。首先任外科临床助手（Aspirant）。每天在病房工作时间是早上8至10时，下午4至6时，晚上22时至半夜自己看书。病人临床报告必须记得十分详细。他没有资格主刀，只是做些助手工作，如清洗伤口、上钳子、缠缠绷带等等。在两个多月的时间里，弗洛伊德参加了外科主任比罗特（Billroth）教授关于十二指肠、胃、唇裂、乳房瘤等方面的手术，并聆听了多次比罗特教授的讲课。比罗特认为，“失败应当承认，要立即公开承认，决不能掩饰我们的错误。了解一个失败的病例比了解十几个手术的成功还要重要。”对这一点，弗洛伊德的感受颇深，作为一个好医生，不仅要有良好的医术，更要有高尚的医德。他还发现，比罗特爱好音乐，德国著名钢琴家、作曲家勃拉姆斯（Johannes Brahms，1833~1897）是他的亲密朋友，并且勃拉姆斯的许多作品首先是他在比罗特家里亲自弹奏的。可以说，“比罗特与布吕克教授很相似：一半是科学家，一半是艺术家”。
1882年10月至1883年5月，在西奥多·梅纳特（Theodor Meynert，1833~1892）的推荐下，任著名内科医生诺斯纳格（Hermann Nothnagel，1841~1905）诊疗所的内科住院医生。该所系维也纳综合医院的分院，诺斯纳格聘为大学的医科临床主任，不像布吕克教授那样只当研究所所长，他可以同时行医。在六个多月的临床实习工作中，他经常随同教授、资深医生、助手、实习医生（预备生）、大学生一起查房，经历了对萎黄病、贫血症、伤寒病、慢性肾炎、甲状腺肿大、肝炎、心绞痛、急腹症、胸膜炎等多种疾病的治疗。弗洛伊德的主要收获有：一是“只有先做好人，才能当好医生”。这是诺斯纳格谆谆告诫学生的一句名言，弗洛伊德牢记在心。二是医生要有严谨求实、一丝不苟和精益求精的医疗作风。记得教授提醒大家，一个认真的内科医生，决不能只听病人说哪儿不舒服就检查哪儿，应当对病人进行全面的检查。须知，人是一个复杂的生命体，每个细小的部分，都可能对其他部分产生影响。比如，头部疼痛，原因也可能是尾脊骨出了毛病。因此，在内科诊疗中，唯一不可饶恕的就是缺乏责任心。务必运用自己所有观察力，对病人进行无微不至的检查。三是有些疾病和可能性的问题有关。弗洛伊德对诺斯纳格教授说，“我们相信萎黄病与性器官系统的进化有关，但还不可能肯定是怎样一种关系”，这一点恐怕与弗洛伊德重视性致病因素不无启发。四是医生既要重视诊断，更要有行之有效的方法。诺斯纳格主张药物治疗与精神治疗并重，特别要关注自然疗法的运用。他说：“最伟大的药方就是大自然。自然界里蕴藏着治疗一切疾病的秘诀。一旦我们揭开了这些秘密，我们就能够用它们来治病救人。”五是医生不仅要把治疗当作第一要务，而且也要重视科学研究工作。当弗洛伊德拿着梅纳特的推荐信访诺斯纳格教授时，知道他对动物学、病理学和组织学做过一点研究，并对综合医院竭力迎合每一个专业教授的现状，诺斯纳格表示“这一切太不可思议了！弗洛伊德博士，我劝您继续从事科学领域的研究”。此时弗洛伊德不能直接参加研究工作，但是每次临床示范他都不放过，而且每天晚上钻研到一两点钟，看书看得眼冒金星才肯睡觉。
1883年5月，弗洛伊德转到梅纳特精神病治疗所，升任副医师（或译“助理医师”，Sekundararzt）。梅纳特是著名的精神病学家和脑解剖学家，他既任综合医院精神科主任，又兼任维也纳大学医学院临床系主任。这样，梅纳特既可在大学从事大脑研究，又可在医院从事临床治疗。弗洛伊德在医学院学习时，就非常喜欢听梅纳特教授的课，他对梅纳特极为崇拜。梅纳特也一直很喜欢弗洛伊德这个既好学又有才华的年轻人。在精神科五个月的临床工作中，他研究男性精神病患者两个月，研究女性精神病患者三个月，弗洛伊德第一次获得了治疗精神病的知识和方法（如电疗、冷热水浴、溴化物镇静剂等），显露出从事精神病研究工作的卓越才能。在此期间，弗洛伊德深受梅纳特高尚品质的感染和精湛造诣的熏陶。看来，对弗洛伊德的重要影响有两项：其一，重视精神疾病的生理机制和生理解剖的科学研究。梅纳特一再指出：“所有情绪紊乱和精神失常都是由生理性疾病造成的，没有别的任何原因。”他呼吁同行关注大脑皮质，认为这是“大脑中发挥个性形成功能的部分”。他从鼹鼠和蝙蝠开始，做了一百多种动物大脑功能定位的研究，认为自己的贡献在于“大力促进了解剖定位的发展”。当然，忽视精神致病作用、把一切疾病均归结为器质性疾病（organic disease）的器质派的医学观并非科学，但重视一切疾病生理基础的研究是有积极意义的。这一点，对弗洛伊德早期曾有所影响。当同一个实验室的美国同事伯纳德·萨克斯（Bernard Sachs）常常喜欢用“精神疾病”（mental disease）一词，弗洛伊德对他说：“伯纳德，你在显微镜下面看到的不是人类精神的切片，而是大脑的切片。”弗洛伊德成为大脑解剖实验室的一名活跃的工作者，并进一步取得脑解剖学的研究成果，恐怕和这种思想不无关系。其二，关注潜意识和变态心理的研究。梅纳特对大脑神经错乱症颇有研究，在医学上把这种病例命名为“梅纳特精神错乱症”（Meynert’s amentia）。该病患者有严重的幻觉出现，以致精神错乱、意识颠倒，由此他对“愿望满足”（wish fulfilment）有了一个自己的概念。这是弗洛伊德研究潜意识及各种变态心理现象的开端。
1883年10月1日，弗洛伊德转到皮肤科。他当天去上班时，收到年轻的马克西米连·冯·蔡塞尔（Maximilian von Zeisel）的迎接，他的父亲冯·蔡塞尔教授直到一年前一直是皮肤科的主任。该科分为两大部门：一个是专治普通皮肤病的；另一个是专治梅毒和传染性皮肤病的。弗洛伊德选择了后者，因为梅毒病症同其他各种神经系统的疾病有密切的关系。不过，他只能为男性患者治疗，而不能接触到女患者。在此期间，弗洛伊德学会了治疗梅毒的一些方法：（1）往洗澡水里倒一定比例的水银。（2）皮肤病肺脏疗法，亦称呼吸疗法，即让病人站进一个密封的小房间内，关上门，让一硫化汞或升汞等制成的药片在里面燃烧，可消灭患者肺脏里的病毒。（3）消化道疗法，即给病人服用金属汞、蓝色的二氯化汞片剂或橘子皮糖浆调制的碘化钾等。（4）适当的时候给病人服泻药。（5）冯·蔡塞尔配制金、银或铜等金属溶液。弗洛伊德在皮肤科的工作不太重，但他仍然埋头苦干，白天在医院查病房，到入院处值班，每周参加两次会诊，剩下的时间他去梅纳特实验室从事研究工作，晚上就在宿舍里阅读各种书刊。
在三个月皮肤科工作中，弗洛伊德还同时担任了耳鼻咽喉科的诊疗工作。他第一次感到自己笨手笨脚，实际操作医疗设备的能力较差。
1884年1月起到1885年2月止，弗洛伊德在神经科工作了14个月。这个科为第4科，是疑难病症集中的地方，特别是综合医院中心难以处理的各种精神病患者的场所。因经费是由奥地利区和维也纳市政府共同维持的，故必须接受全市和郊区各村任何一个想要入院治疗的人。弗兰茨·舒尔兹（Scholz）博士是科主任。该科有5个病区，113张病床。患者多，病种杂，经费少，比弗洛伊德大6岁的一等助理医师约瑟夫·波拉克（Joseph Pollock）说：“只要你的治疗方法不费钱，主任舒尔兹就会放手让你干。”不管怎么说，弗洛伊德进了神经科，他十分高兴。他的朋友布洛伊尔认为，只有在这个科里他会有最大的机会。但这毕竟是一个急转弯，这个科条件比较差，不但没有教学、讲座、示范，甚至连实验室都没有。但弗洛伊德却认认真真地工作。每天早晨起得很早，9时半之前查完房，10时去梅纳特实验室从事研究。午饭后，他再一次查房，到5时结束。然后边吃饭边看书学习。晚饭后又去梅纳特实验室，一直工作至深夜。7月，弗洛伊德被任命为神经科的医长，他要负责一百多名病人，管理十个护士、两位副医师和一位助理医师（或称实习医师）。在此期间，参与或单独治疗过面部麻痹、败血症、脑出血、肢端巨大症、中风、癔症等病症，特别是用蒸馏水、糖丸等暗示疗法治好过癔症性截瘫患者，这一切使弗洛伊德学会了治疗神经系统疾病的基本知识和方法，为他后来独立开设私人诊所打下了必要的基础。
1885年3月，弗洛伊德满怀怨恨地转到眼科。本来弗洛伊德很愿意在神经科工作，但因主任舒尔兹是一位心地狭窄、无所作为的医生，生怕弗洛伊德在神经病方面的研究成果迟早取代自己主任的职位，故迫使弗洛伊德被调走。在神经科时，通过实验和观察他就已知道可卡因具有提神、振奋、止痛、麻醉、上瘾等功能。到了眼科以后，弗洛伊德又建议可卡因可作为眼科手术的麻醉剂。1885年4月，弗洛伊德的父亲的一只眼患病，几乎失明。弗洛伊德与他的朋友、眼科医生柯勒一起去诊断。他们诊断是青光眼（glaucoma）。第二天，弗洛伊德请眼科专家、他毕生的朋友克尼斯坦（Leopold K nigstein，1850~1924）教授给他父亲的青光眼动手术。手术时，弗洛伊德协助柯勒上可卡因麻醉药，克尼斯坦主刀做了手术。弗洛伊德为自己能与同事们一起，使用可卡因给父亲做了成功的眼科手术，非常高兴。弗洛伊德在给玛莎的信中说：“只要再来一次这样的好运气，我们就可以考虑成家了。”弗洛伊德在眼科工作了三个月，又转到皮肤科。在此之前，奥柏尔斯泰纳（Obersteiner）请弗洛伊德到维也纳郊外的奥柏尔道柏林（Oberd bling）兼任私人精神病院的临时代理医师，这样，他可以增加一些收入，其负责人是莱德斯道尔夫（Leidesdorf）教授。弗洛伊德很喜欢这里的工作，其实这是一个处于优美山区和森林自然环境中的疗养院。院内有60个病人，其中，就有拿破仑三世的皇后玛丽·路易斯（Mary Louise）的儿子，他患有严重的躁狂症（maenas）。当弗洛伊德征求玛莎的意见把未来的家庭安排在这里时，突然接到赴法国留学的通知。这样，1885年秋就成为弗洛伊德从事医学生涯后又一个新的转折点，即走向专门研究神经症和精神分析学的开端。
1886年2月，弗洛伊德赴巴黎留学回国时，绕道柏林，逗留了一个月的时间。可能有两个原因：一是按弗洛伊德在神经科的临床经验和科研成果，他完全有资格在维也纳大学医学院精神病和神经病诊疗所担任要职。但是，他获悉因种族歧视的关系，他无望在那里任职。二是来法国留学前，维也纳一家公立儿童医院院长卡索维茨（Max Kassowitz，1842~1913）想请他负责儿童神经科的工作。所以，弗洛伊德到柏林后专门拜访了弗里德利希皇家医院院长、儿科教授巴金斯基（Adolf Baginsky，1843~1918），受到他的热情的接待和帮助。弗洛伊德除了解儿童常见疾病方面的知识之外，他还和巴金斯基博士，以及慈善医院神经病与精神病科罗伯特·汤姆森（Robert Thomson）博士和海尔曼·奥本海姆（Hellman Oppenheim）博士一起还做了一些研究。弗洛伊德还为巴金斯基编辑《儿童医学杂志》提供过神经学方面的文稿。后来，弗洛伊德在卡索维茨的医院刊物上发表过几篇颇有分量的论文，专门论述幼儿大脑单双侧麻痹症。由于这个缘故，维也纳大学医学院诺斯纳格教授后来（1897）让弗洛伊德在他的巨著《普通与特殊疾病治疗手册》中负责这一专题的撰写。回到维也纳以后，弗洛伊德正式担任儿科疾病研究所神经科主任多年。
与此同时，1886年4月，弗洛伊德正式开业行医。布洛伊尔主张开始收费要低些，甚至穷人可以免费治疗，弗洛伊德听了很泄气。尽管做了广告宣传，挂上了金字招牌，但头几个月患者寥寥无几，收入极其有限。由于玛莎处处表现出忍让、俭朴和顾全大局，弗洛伊德在生活上的困难才不至于影响他的工作。随着弗洛伊德事业的发展，他不仅个人享誉世界，而且家庭幸福美满。但这段贫困的生活他们却永远没有忘记。
（二）开展神经组织学与神经病理学研究
在维也纳综合医院三年工作中，虽然弗洛伊德连续地从该院的一个部门转到另一个部门，但他始终坚持两手抓，边工作，边研究。其中，工作的重点始终是神经系统的疾病，而业余时间研究的重点则是有关神经系统方面的生理结构和功能。
过去和布吕克教授在一起时主要从事最低等的鱼类的脊椎研究，曾发表《鳗鱼的生殖腺的形态与构造》（1877）、《八目鳗神经节细胞》（1878）、《蝲蛄的神经纤维及神经细胞的结构》（1882）、《神经系统的基本结构》（1882）等论文。
现在开始转向人类中枢神经系统的研究。弗洛伊德在著名神经学家梅纳特和布吕克的领导下，先后研究了神经纤维、神经细胞、神经错乱，以及他独自研究麻醉神经的可卡因，均取得重要的成果。