Dnia 10 listopada 1912 roku brat Maksymilian Kolbe zapisał się na słynny uniwersytet jezuicki Gregorianum, na którym studiował filozofię i nauki przyrodnicze. Codziennie, z wyjątkiem dni wolnych, udawał się tam dwukrotnie, przed i po południu. Z kilkunastu kolegami spieszył na wykłady przez Plac Wenecki oraz ulice Plebiscytu i świętego Ignacego. Często wstępował do pobliskiego kościoła świętego Ignacego, założyciela zakonu jezuitów.
Na pierwszym roku filozofii studiował logikę i metafizykę ogólną, na drugim kosmologię i psychologię, na trzecim teologię naturalną, etykę i historię filozofii, również sztukę sakralną. Oprócz wykładów odbywały się dwa razy na miesiąc dysputy. Na egzaminach, również przy zdobyciu w 1914 roku licencjatu, brat Maksymilian otrzymywał zazwyczaj stopień: bene probatus (dobry).
By zaznajomić studentów z wiedzą współczesną, wykładano matematykę, fizykę i chemię, mineralogię i biologię, astronomię i geologię, a także psychologię doświadczalną. Brat Maksymilian uczęszczał też na nadobowiązkowe wykłady matematyki wyższej, którą szczególnie lubił i w której celował. Opracował nawet pionierski artykuł pt. “Etereoplan” o pojeździe kosmicznym, który mógłby odbywać podróże “do planet a nawet do dalekich gwiazd”.
Studiując filozofię i nauki przyrodnicze brat Maksymilian nie zapomniał o locie do świętości. Pokochał szczególnie Najświętsze Serce Jezusa, którego obraz wisiał nad głównym ołtarzem w kaplicy Kolegium. Rosła w nim również cześć Niepokalanej, zwłaszcza z każdą nowenną przed Jej świętem Niepokalanego Poczęcia, na którą uczęszczał do bazyliki Dwunastu Apostołów. Codziennie modlił się przed figurą Niepokalanej z Lourdes, uratował przed amputacją kciuk swej prawej ręki. “Chwała więc Panu Bogu i cześć Niepokalanej”, napisał wtedy do matki.
Na wakacje klerycy polscy jeździli do Zagarolo. “Chodziliśmy – wspomina ojciec Anzelm Kubit – na przechadzki grupami po sześciu. Po południu było gorąco, czasem ogarniała tęsknota za Ojczyzną. Zazwyczaj leżeliśmy na łące patrząc na obłoki na niebie, podczas gdy brat Maksymilian czytał nam Trylogię Henryka Sienkiewicza”.
Gdy w 1914 roku wybuchła wojna światowa, a rok potem przyłączyły się do niej Włochy, występując przeciw Austrii, klerycy polscy musieli wyjechać. Brat Maksymilian jednak pozostał, gdyż nie pochodził z zaboru austriackiego. Niepokoił się o los swoich, bo od matki dowiedział się, że jego starszy brat opuścił zakon i wstąpił do Legionów, ojciec zaś zginął. Modlił się za swą rodzinę i Polskę.
Dnia 1 listopada 1914 roku brat Maksymilian złożył profesję uroczystą i przy ślubach wieczystych przybrał sobie jeszcze imię Maria. W tym czasie przyjął też cztery święcenia mniejsze. Dnia 22 października 1915 roku otrzymał dyplom doktora filozofii, który podpisał generał jezuitów ojciec Włodzimierz Ledóchowski, brat dwóch błogosławionych: Teresy i Urszuli.