זמן קצר לאחר נישואיהם, התגוררו הרבי והרבנית בברלין. תוך כך, הרבי נרשם ללימודים אקדמאיים באוניברסיטת ברלין במגמות מתמטיקה ופילוסופיה.

בשנת תרצ"ג (1933), עם עלייתו של היטלר לשלטון, עברו הרבי והרבנית לפריס. הרבי המשיך את לימודיו באוניברסיטת 'סורבון' ובאוניברסיטה מקומית ללימודי הנדסה. הרבי התמיד באורח-חיים זה עד שנת תרצ"ח (1938) וזכה בתואר מהנדס ימי.

לימודי המדעים האינטנסיוויים של הרבי, נטלו מקצת מזמנו בלבד. עיסוקו העיקרי היה ונותר לימוד התורה והרבי השקיע בלימוד זה את ראשו ורובו. בד-בבד, הרבי סייע לחותנו רבי יוסף-יצחק בפעולותיו למען יהודי רוסיה ובפעולות קהילתיות אחרות. במהלך פעילויות אלה, הרבי נסע פעמים רבות לחותנו רבי יוסף-יצחק ששהה תחילה בריגה לאחר-מכן לאוטבוצק (פרבר ורשאי, בו שכנה אז ישיבת חב"ד המרכזית). רבי יוסף-יצחק מצדו היה מגיע לבקר את בתו וחתנו בפריס, כשהיה נוסע למדינות שונות באירופה כדי לפעול בהן לצורכי הכלל.

בשנות מנהיגותו שהחלו כאמור בשנת תש"י, הרבה הרבי להתייחס לקשר בין האמונה ובמדע ברמות השונות. כשהיה מדובר בסתירות-כביכול בין תורה ומדע, הרבי היה שולל את הגישה האפולוגטית, שהוציאה פסוקי תנ"ך ומובאות תלמודיות מהקשרם וממשמעותם, כדי להתאימם לתיאוריות מדעיות שונות.

עוד לפני כן, בטרם קיבל על עצמו את נשיאות חב"ד, הרבי כתב לא-אחת במכתביו שעסקו בנושא זה, כי פעם התיימר המדע לקבוע מסקנות מוחלטות. אך כיום, מודים כולם כי מסקנות אלה אינן אלא הסתברויות בלבד. הרבי הסיק מתובנה זו, כי אל לו ליהודי מאמין האוחז בידו תורת אמת שניתנה בסיני, להתאים את התורה לתיאוריה מדעית, הנמצאת בשלב זה או אחר של התפתחות. עם זאת, הרבי לא ראה כל סתירה בין האמונה והמדע וגרס כי השתים משלימות זו את זו.

בצד התייחסותו העיונית למדע והצגתו כענף מחשבה המשלים את חיי הדת, הרבי השתמש במקרים רבים לאין-ספור בפירות המדע והטכנולוגיה המודרנית לקידום מטרותיו של היהודי המאמין - ובראשן הפיכת העולם למקום טוב, הרמוני ואלוקי יותר. הרבי הוכיח כי באמצעות המדע ניתן להבין יסודות עמוקים בחסידות ובכלל זה את יחסיו של אלוקים עם הבריאה.

דוגמא אחת מרבות שהרבי הביא לכך, התייחסה ל'השגחה הפרטית' - אחד הרעיונות המרכזיים ביהדות, הקובע כי הבורא מביט ובוחן כל אירוע בעולם כולו, מתנועת עלה קטן ברוח עד היווצרותו של כוכב, וכל האירועים ביקום מהווים בעצם חלק מתכנית כוללת של ה'.

לפני שנים, רעיון כזה היה נראה לא-רציונאלי. כיום - כאשר אנו יכולים לצפות בחללית הנוחתת על-גבי מאדים המשתמשת בשביב סיליקון כדי לשדר באמצעותו מיליוני נתונים בשנייה - אנו מבינים שאם הבריאה ניחנה בתכונות כאלה, על-אחת-כמה-וכמה יוצרה של בריאה זו.

הרבי גם ראה במדע אמצעי המאפשר להתבונן בגדלות האלוקית. התבוננות בחוקי הטבע, אמר הרבי, מאפשרת לדעת ולחוש שמץ מגדלותו של מי שברא את העולם במלה - להבינו ולירוא מפניו. אף שמצב זה היה שריר מאז ומעולם, מחקרים מדעיים מעודכנים, מעניקים לתובנה זו פרספקטיבה רחבה יותר ומעמיקים לחדור לעצם מהותם של גילויי הבריאה, יותר מאי-פעם.