1882年7月，弗洛伊德进入维也纳总医院工作。刚开始的两个月，弗洛伊德觉得在外科病房工作非常累，而且他不喜欢那里的工作——可能因为讨厌看到血，于是就申请当赫曼·诺斯纳格的助手。
弗洛伊德和诺斯纳格见面时，带着他自己出版的报告和医院精神病学部主任梅纳特教授的介绍信。诺斯纳格看了这些后，对他印象非常好。一个星期后，弗洛伊德就被派到诺斯纳格的部门，待了六个半月，于1883年5月，加入梅纳特的精神医学科，前两个月在男病房，后三个月在女病房。10月，他转入皮肤科，后来又转入神经科，一直待到1885年夏天。
在梅纳特的精神医学科的五个月，是弗洛伊德在总医院中获益最多的一段时间。他的美国翻译家朋友布里尔指出：“如果他自己去摸索精神医学，一定会失望。可能早已经回到他原先打算研究的法律上去了。”
五个月即将结束时，弗洛伊德去拜访布劳尔时说：“我应该集中精力成为一个精神病学专家呢，还是应该朝一般医学上求发展？”他显然比较喜欢专攻精研，但是他知道那样一来会把自己局限在维也纳；而一般医学的机会更多，能使他早日有能力结婚。布劳尔的意见是要他先不要那么早做决定，而是慢慢寻找真正能吸引他的学科，然后再去专攻，并且要他接受最终要做普通医生的事实。
拜访布劳尔后的第二天，弗洛伊德申请转到神经科。1884年元旦终于正式加入。不久，因为有两位医生被派去奥地利边境扑灭霍乱，他便被暂时委任为主治医师，负责管理一百多个病人、两个护士和三位医生。
弗洛伊德曾经写道：“那时候，在维也纳的医学界很少有精神医学方面的专家，研究资料和文献分散在医院的许多不同部门里，没有令人满意的学习机会，我们不得不自己摸索前进……远方有沙考医生（巴黎沙比特里尔精神医院的吉恩·马丁·沙考博士）的大名在闪烁，因此我想好了，首先要设法获得在维也纳大学当脑神经病理学讲师的职务，然后再到巴黎去继续深造。”
在接触沙考以前，弗洛伊德的兴趣被一个德军春季演习的实验报告所吸引。阿森布兰德博士用可卡因——从古柯树的叶子提炼出来的兴奋剂来治疗衰竭的士兵。虽然可卡因在南美洲普遍地被印第安人使用，但在欧洲却一向被忽略，直到后来才被苏格兰的医师克里斯特生拿去做实验，结果竟使年老的他“比任何人都更能走路、跑步和爬山”。阿森布兰德首先认真地试验这种药，发现“巴伐利亚的士兵因为过度辛劳而疲惫不堪，但是服用了可卡因以后，就能精力充沛地参加演习和行军”。
弗洛伊德在《德国医药杂志》上读到了阿森布兰德的研究报告，便下定决心推广这种鲜为人知的药。
1884年元月底以前，他自己证实了阿森布兰德博士的研究结果。接着，他开始将可卡因赠给朋友、同事和病人，自己也重复地做实验。
除了做实验外，弗洛伊德同时尽可能地阅读所有关于可卡因的资料。他把结果归纳起来，在1884年7月发表了一篇报告，叙述可卡因早在原始民族间就开始使用，然后传到欧洲的历史。接着他讲到可卡因在动物和人类身上试验的效果和他自己实验的结果。他的结论是：“可卡因可作为兴奋剂使用，它的主要目的是在短时间内加强体力，并且保存一些力量，以备将来的需要，而且它还具有麻醉效果。”
弗洛伊德又继续服用可卡因一年多，没有什么副作用，于是它成为局部性的麻醉药，并逐渐被人们所接受。但是，慢慢地，人们发现可卡因比其他药剂更容易使人上瘾，而且更具有危险性。无可避免的，反对可卡因的运动出现了。最著名的批评者是尔仁梅耶博士，他在1886年5月声称他很庆幸自己没有推荐可卡因作为戒除吗啡的药。后来他形容可卡因是“人类的第三祸害”（第一是酒精，第二是吗啡），于是弗洛伊德受到的攻击越来越多。
1885年9月，弗洛伊德成为了大学里的讲师，得到了一笔旅行津贴，可以支付渴望已久的去巴黎拜访沙考之旅的路费。并且他决定冒险——在赴法国以前辞去总医院的职务，回国后自己开业行医。
弗洛伊德从维也纳大学的神经学系教授莫里兹·班尼迪克特那里得到了一封给沙考的介绍信。