Zajęcia w laboratorium fizycznym były przepełnione, więc studentów pierwszego roku zachęcano, by zamiast nich wybierali kursy fizyki teoretycznej. Peierlsowi przedmiot ten przypadł do gustu. Zdaniem Sabine Lee, autorki jego biogramu w „”, teoretykiem został w ten sposób niemal przez przypadek, a ten wybór przesądził o dalszej karierze.
W 1926 roku Peierls postanowił przenieść się na Uniwersytet Ludwika i Maksymiliana w Monachium, aby studiować pod kierunkiem Arnolda Sommerfelda. Wśród tamtejszych kolegów ze studiów byli studiujący rok wyżej Hans Bethe, z którym Peierls zaprzyjaźnił się na całe życie, i . Pierwsze wystąpienie seminaryjne u Sommerfelda poświęcił ogłoszonym na początku 1927 roku pracom Diraca i Pascuala Jordana o teorii transformacji. Było to zadanie trudne, ale pouczające. W tym czasie ustępowała miejsca nowej mechanice kwantowej Wernera Heisenberga i Paula Diraca. W 1928 roku Sommerfeld wyruszył w podróż dookoła świata, a w Lipsku od roku kierował katedrą Heisenberg. Za radą Sommerfelda Peierls przeniósł się wiosną 1928 roku na Uniwersytet Lipski. Jeszcze w czasie studiów, podczas wakacji w Anglii, odwiedził Cambridge i zgłosił się do poznanego wcześniej Diraca. Ten przedstawił go Ralphowi H.