Nell'autunno del 1848, Graefe, antimonarchico, cominciò un pellegrinaggio scientifico che lo portò in stretto contatto con Ferdinand Arlt, famoso oculista chirurgo del Policlinico di Praga, dove Graefe decise di diventare oftalmologo. Successivamente Graefe, spostandosi prima a Parigi e poi a Londra, conobbe diversi personaggi rilevanti nel suo campo tra cui l'istologo William Bowman e l'oftalmologo Franciscus Cornelis Donders. In particolare Graefe riconobbe in quest'ultimo un geniale collega che come lui era molto impegnato nella ricerca medica e con il quale rimase sempre in stretto rapporto. Al suo rientro a Berlino Graefe aveva acquisito conoscenza di tutti i concetti e le tecniche più innovative di quel tempo..