Deciso a completare la propria formazione come zoologo, Grassi, nel 1879 si trasferì a Heidelberg, (Germania), dove rimase fino al 1880, per seguire le lezioni e il laboratorio dell'eminente zoologo e anatomista Karl Gegenbaur, la cui scuola, in linea con la teoria darwiniana, cercava di portare prove di affinità e parentela tra specie, sulla base di omologie e analogie. A Heidelberg incontrò la ricercatrice Marie Koenen, che fu dapprima sua assistente e poi sua moglie.