Sau khi tốt nghiệp trung học, năm 1883 Yersin đến Lausanne để học y khoa, rồi sang Marburg, Đức, tiếp tục theo đuổi ngành học của mình. Trong thời gian lưu trú ở Marburg, qua báo chí, Yersin đọc biết về David Livingstone – nhà truyền giáo và nhà thám hiểm người Scotland – và Livingstone trở thành hình mẫu lý tưởng cho chàng trai Yersin nhiều hoài bão.[5][6] Năm 1885, ông đến Pháp, nghiên cứu y học tại Hôtel-Dieu de Paris (bệnh viện lâu đời nhất Paris, liên kết với Khoa Y thuộc Đại học Paris Descartes). Tin tức, những chuyến đi, và những tấm bản đồ về Đông Dương đã khơi dậy niềm đam mê thám hiểm của chàng sinh viên y khoa,[7] người trong suốt cuộc đời luôn muốn chọn những gì mới mẻ và tuyệt đối hiện đại.[8] Năm 1886, ông gia nhập viện nghiên cứu của Louis Pasteur tại Trường Sư phạm Paris (École Normale Supérieure) do lời mời của Émile Roux, và tham gia việc phát triển huyết thanh ngừa bệnh dại.

Ở tuổi 25, ngay sau khi nhận văn bằng Tiến sĩ Y khoa với luận án Étude sur le Développement du Tubercule Expérimental (Nghiên cứu về sự phát triển của bệnh lao bằng thực nghiệm), Yersin liền sang Berlin để kịp ghi danh theo học lớp vi trùng học kỹ thuật do Robert Koch giảng dạy. Trở về Paris, Yersin xin nhập quốc tịch Pháp bởi vì lúc ấy chỉ có công dân nước Cộng hòa Pháp mới được hành nghề y.[9] Ông gia nhập Viện Pasteur ở Paris mới được thành lập vào năm 1889 làm người cộng tác với Roux, hai người cùng khám phá ra độc tố bạch hầu (do trực khuẩn Corynebacterium diphtheriae tạo ra).