Entrou na Universidade de Gotinga, em 1904, onde conheceu três matemáticos de renome, Felix Klein, David Hilbert e Hermann Minkowski. Escreveu sua tese sobre o tema "Estabilidade de Elástico em um Plano e Espaço", vencedor do Prêmio da Faculdade de Filosofia da Universidade. Em 1905, ele começou a pesquisar a relatividade especial com Minkowski, e, posteriormente, escreveu sua tese de habilitação sobre o modelo atômico de Thomson. Um encontro ao acaso com Fritz Haber em Berlim, em 1918, levou à discussão da maneira pela qual um composto iônico é formado quando um metal reage com um átomo de halogênio, o qual é atualmente conhecido como ciclo de Born-Haber.

Em 1921, Born voltou para Gotinga, arranjando outra cadeira para o seu amigo e colega de longa data James Franck. Nos termos de Born, Gotinga tornou-se um dos centros mais importantes do mundo para a física. Em 1925, Born e Werner Heisenberg formularam a representação da mecânica matricial da mecânica quântica. No ano seguinte, ele formulou a interpretação hoje padrão da função de densidade de probabilidade para ψ*ψ na equação de Schrödinger, pela qual ele foi agraciado com o Prêmio Nobel em 1954. Sua influência se estendeu muito além de sua própria pesquisa. Max Delbrück, Siegfried Flügge, Friedrich Hund, Pascual Jordan, Maria Goeppert-Mayer, Lothar Wolfgang Nordheim, Robert Oppenheimer, e Victor Weisskopf todos receberam seu doutorado sob a orientação de Born em Gotinga, e seus assistentes incluíam Enrico Fermi, Werner Heisenberg, Gerhard Herzberg, Friedrich Hund, Pascual Jordan, Wolfgang Pauli, Léon Rosenfeld, Edward Teller e Eugene Wigner.