Необычайный математический талант был замечен учителями в пусть политически неудобном, но очень прилежном Клаусе еще в старших классах гимназии. В 1928 году он завоевал премию города Айзенаха. После выпускных экзаменов талантливый сын пастора решил изучать физику в Киле, где Эмиль Фукс после смерти жены получил место профессора теологии в педагогическом институте.
Так Клаус Фукс стал жителем этого северогерманского портового города, где кроме него выросли еще две знаменитые фигуры из мира теней шпионажа: Рихард Зорге — русский супершпион в Токио, и Вильгельм Канарис, шеф военной разведки Гитлера, смертельно запутавшийся между сопротивлением режиму и исполнением долга.
В 1932 году английский физик Джеймс Чедуик в журнале «Nature»(«Природа») опубликовал работу о существовании неизвестной до сих пор составной части атома. Молодой студент физики в Киле Клаус Фукс, несомненно, не уделил этому внимания. Атомная физика еще считалась тогда экзотической побочной дисциплиной, а Клаус Фукс уделял больше внимания своей проснувшейся страсти к политике, чем лекциям и книгам. Но открытие Чедуиком нейтрона стала новой точкой отсчета в путешествии первооткрывателей в невидимый мир атома.
Еще в том же году физикам-атомщикам как в США, так и в Институте Кайзера Вильгельма в Берлине пришла в голову мысль, что путем «обстрела» атомного ядра новыми открытыми частичками можно освободить скрытую в нем огромную энергию. На горизонте все еще маленькой по всему миру семьи еще не особо признанных физиков-атомщиков, появилась возможность практического использования полученных знаний. Никто не знал, как она будет выглядеть, но то, что этим может быть освобождена гигантская энергия, предсказал еще Эйнштейн своей формулой в 1905 году.
В Киле Клаус Фукс был захвачен потоком гражданской войны между левыми и правыми в преддверии прихода нацистов к власти. Верный девизу отца — делать всегда то, что подсказывает совесть, Фукс сражался в рядах «Рейхсбаннеров» — полувоенной организации социал-демократов — против коричневорубашечников СА. Многие его политические друзья удивлялись самому факту, что худой очкарик с тонкими руками и ногами тоже воевал на улицах за цели социал-демократов. «Здесь я порвал с философией моего отца, ведь он был пацифистом», — вспоминал гордо он семнадцать лет спустя.
Хотя кровавая политическая борьба в Берлине шла и между самим левыми силами, это не так сильно отражалось на взаимоотношениях социал-демократов и коммунистов в отдаленном Кильском университете. Молодой активист «Рейхсбаннеров» Фукс, прилежно распространяя листовки, часто в спорах открыто становился на сторону коммунистов. «Рейхсбаннеров» злила такая открытая позиция по отношению к красным соперникам. Но лояльность или даже поддержание партийной дисциплины мало что означали для пылкого обожателя русских революционеров. Он спрашивал себя, какой смысл в том, чтобы им не бороться вместе против нацистов?