在波恩大學，費歇爾拜凱庫勒為師。凱庫勒的講課水平很高，給學生們留下深刻的印象，但是該校的化學實驗室卻非常簡陋，對此，費歇爾十分不滿，他認為學習化學就必須做化學實驗，隻有掌握了高超的實驗技術才能成為一個有作為的化學家。他的這一觀點幾乎貫穿在他一生的治學活動中。他對於創立一整套假說或某一學說不感興趣，而是致力於發現新現象和闡明新的實驗事實，依靠堅忍不拔的毅力和出類拔萃的實驗技巧，開辟有機化學研究的新領域。為此，他在波恩大學學習了一年之後，就忍痛離開了他尊敬的教師凱庫勒，轉學到斯特拉斯堡大學，從學於實驗有機化學家拜爾。拜爾教授很快發現了這位勤奮好學的年輕人的才能，並精心地加以培養。
當時，正是德國以染料為中心的有機合成工業蓬勃發展時期，許多化學家都把合成染料的研究選作自己的課題。拜爾當時的主要研究對象就是曙紅、靛藍等有機染料。費歇爾在拜爾指導下所做的許多實驗大多與染料有關，他的畢業論文就是關於酚染料的研究。在拜爾的指導下，費歇爾不僅全麵掌握了化學最基礎的知識，同時獲得了化學實驗技巧的嚴格訓練。1874年，他完成了《有色物質的熒光和苔黑素》論文，獲得了博士學位，這時他才22歲，成為該校有史以來最年輕的博士。
斯特拉斯堡大學一向以嚴格求實著稱，在這樣的學校獲得博士學位是要經過嚴格考核的。在隆重的畢業典禮上，大學總監也抑製不住內心的激動，他頗為驕傲地大聲宣布：“本校自創建307年以來，本屆出了一位最年輕的博士，他就是艾米爾·費歇爾。”從此以後，“最年輕的博士”就成為費歇爾的另一個名字。1875年，他以優異的成績從大學畢業，並有幸留校做拜爾的助手。這年拜爾應聘去慕尼黑大學，接替剛去世的李比希留下的職務。留戀自己教師的費歇爾也隨同恩師到了慕尼黑大學，在那裏開始研究堿性品紅。由於成績突出，1878年他被任命為講師，第二年被提升為副教授。
1882年，費歇爾接受了艾爾蘭根大學的聘請，出任化學教授。兩年後又轉到維爾茨堡大學任教。他之所以選擇這所大學，是因為這裏為他創造了較好的實驗研究條件。在完成教學任務之後，就可以專心致誌地從事他所喜愛的實驗研究。1883年，德國最著名的化學企業——巴登苯胺和純堿公司曾以超過任何大學教授收入的年薪10萬馬克的高薪聘請費歇爾出任公司的研究室主任，盡管他對染料工作很感興趣，但是不喜歡受拘束地進行科學研究的費歇爾還是拒絕了。在維爾茨堡大學的10年中，他在糖類和嘌呤類化合物的研究中取得了突破性的成就。
1892年，柏林大學化學教授霍夫曼去世。柏林大學是當時德國的最高學府，化學教授一職必然是聘請德國化學界最有威望的教授出任，誰來接替霍夫曼的職位是化學界所關注的。合適的人選有凱庫勒或拜爾，這兩位化學界泰鬥均因年事已高，都不願意離開原來工作的學校。
柏林大學和教育當局熱情地邀請費歇爾前去就職。然而費歇爾對自己在維爾茨堡的工作環境很滿意，無意離開。父親和妻子極力鼓動他去柏林大學任教。經多方麵做工作，費歇爾最後答應了柏林大學的聘請。不惑之年的費歇爾成了德國化學界的最高權威。關於蛋白質和氨基酸的研究就是在這裏開始的。
作為柏林大學化學教授，除了完成本校教學任務外，還必須兼任軍醫學院的化學教授，必須參加許多社會公務活動，這些繁忙的工作和事務花費了他不少的精力。為了不中斷科研，費歇爾不得不躲避各種社交活動，犧牲休息時間和個人享受。在這段時期內，他對氨基酸、多肽和蟲白質的研究取得了重大突破。
費歇爾臨終前仍念念不忘化學的發展，在遺囑中他吩咐從他的遺產中拿出75萬馬克，獻給科學院，作為基金提供給年輕化學家使用，鼓勵他們為發展化學而努力。
費歇爾最初的研究領域是染料，其中最主要的成績是對品紅的研究。1885年，霍夫曼曾用四氯化碳處理粗的苯胺，得到一種紅色染料，他稱它為堿性品紅。它可以直接染毛、絲棉織品，還是鑒別酮和醛的試劑。但是堿性品紅究竟是什麼？霍夫曼沒有解答。費歇爾仔細研究了品紅的性質，為合成這一染料提供了實驗基礎。
在研究各種染料的過程中，他發現了化合物苯肼，它是聯氨（H2N—NH2）中氨原子被苯基取代的生成物（NHNH2），通過進一步研究，費歇爾還發現它是鑒別醛酮的好試劑，這為他以後的研究提供了一種重要的手段。