Senza indugiare Moleschott si trasferisce nuovamente a Heidelberg dove gli viene offerta prima la possibilità d'insegnare anatomia comparata, poi la cattedra di chimica fisiologica. Durante tutto il suo periodo tedesco Moleschott tende ad accrescere sempre di più la sua conoscenza riguardo alla filosofia, essendo altresì sicuro che, insieme alla medicina, formano un bipolo inscindibile; solamente espandendo la conoscenza in entrambi i campi si può giungere a un miglioramento della conoscenza. L'università di Heidelberg è ricca di laboratori occupati per la ricerca in altri campi, Moleschott è solito tenere saltuariamente lezioni di chimica applicata alla fisiologia in casa sua, dove era riuscito ad allestire un piccolo laboratorio, fornendosi degli attrezzi necessari a piccole sperimentazioni e dimostrazioni. Durante la sua permanenza a Heidelberg scrive "Le lettere fisiologiche", dove tratta dai temi di fisiologia e chimica, ai temi sul materialismo. Essendo i temi materialisti di spiccata crudezza, ripresi nel libro da lui scritto, "Circolazioni della vita", Moleschott fu presto allontanato dall'università con l'accusa di fuorviare le menti giovani e portarle ad un'accettazione inconfutabile della non esistenza di Dio. Nonostante le risposte contrarie all'accusa di studenti che seguono attentamente il corso, con rammarico il "medico materialista" lascia la Germania e si trasferisce in Svizzera, subentrando al prof. Karl Ludwig come insegnante di fisiologia presso l'università di Zurigo. L'ormai trentenne Moleschott sbalordisce il pubblico zurighese con i suoi trattati di fisiologia meccanica, guadagnandosi un rapporto di amicizia, e di stima incondizionata, con il professore di lettere Francesco De Sanctis che lo definirà: «...autonomo e bastante a se stesso, che ha nella natura i suoi fini e i suoi mezzi le leggi del suo sviluppo, della sua grandezza e della sua decadenza come uomo e come società».