Jeszcze jako uczeń zaczął uczęszczać na wykłady Petera Gustava Lejeune Dirichleta i innych profesorów Uniwersytetu Berlińskiego. W 1843 roku, podczas pobytu w Dublinie, poznał Williama Rowana Hamiltona, który zapoznał go z dowodem Nielsa Henrika Abla na niemożliwość rozwiązania równań piątego stopnia. To doświadczenie rozbudziło jego zainteresowanie badaniami matematycznymi.
Wkład w matematykę (1843–1852) Po powrocie do Berlina w 1843 roku Eisenstein zdał egzaminy końcowe i rozpoczął studia na uniwersytecie. W ciągu roku przedstawił swoją pierwszą pracę dotyczącą form sześciennych dwóch zmiennych. Zyskał również mecenat Aleksandra von Humboldta, który zapewnił mu wsparcie finansowe.
W tym okresie Eisenstein opublikował liczne artykuły w Crelle’s Journal, w tym dwa dowody prawa wzajemności czwórkowej oraz analogiczne prawa wzajemności sześciennej i czwórkowej. Odwiedził też Carla Friedricha Gaussa w Getyndze i otrzymał honorowy doktorat z Uniwersytetu Wrocławskiego. W 1847 roku uzyskał habilitację na Uniwersytecie Berlińskim i rozpoczął tam pracę dydaktyczną.