Учеба в гимназии давалась Максу легко. Дядя рассчитывал, что впоследствии из него выйдет прекрасный аптекарь и он сможет его заменить. Однажды Макс, проходя курс обучения в аптеке и уже став помощником аптекаря, уронил один из сосудов с ценным содержимым. Естественно, сосуд разбился. Раздосадованный дядя наградил неловкого племянника хорошей затрещиной. Обидевшись, Макс ушел из дома и направился в Аугсбург с намерением стать актером.
Взяв среднюю часть своей фамилии как псевдоним, из Петтенкофера он превратился в Тенкофа и вскоре приступил к исполнению одной из ролей в гётевском «Эгмонте». Критика его не жаловала, несмотря на это он продолжал упорствовать. Родители просили его поменять профессию. Он уступил лишь после вмешательства двоюродной сестры Елены (втайне от всех она была его невестой), которая просила его продолжить учение.
Волею судеб Петтенкофер закончил медицинский факультет Мюнхенского университета и в 1843 году стал врачом. В конце 1843 года Петтенкофер увлекся медицинской химией. Совершенствоваться в избранном направлении он отправился в Гисен к лучшему химику того времени профессору Юстусу Либиху. Петтенкофер гордился своим учителем, который в 1852 году по приглашению короля Максимилиана II переехал в Мюнхен, а в 1860 году возглавил Баварскую Академию наук.
Практической медициной Петтенкофер занимался лишь с 1845 по 1847 год. За неимением лучшего и под влиянием Елены Петтенкофер поступил, как в свое время Ньютон, на службу в монетный двор Мюнхена. Новая работа оказалась для него нелегким делом, поскольку он все же был врачом. Но Петтенкофера привлекало все новое, преодоление трудностей придавало особый смысл его деятельности.
Первые научные работы Петтенкофера, сделавшие его имя известным, относятся к области химии. В лаборатории монетного двора Петтенкофер разработал способ очищения благородных металлов: извлек минимальные количества драгоценной платины из серебряных талеров и открыл загадку античного пурпурного стекла; нашел метод обследования разных сортов гидравлической извести и т. д. Он работал то над одной, то над другой проблемой. В силу своего характера, он работал бессистемно, хватался за разные вопросы, но всегда находил в них подлинные золотые зерна.
В 1847 году Макса Петтенкофера заметили и пригласили на профессорскую должность в Мюнхенский университет на кафедру химии. Он открыл способ получения цемента, не уступающего по качеству английскому; изобрел метод получения светильного газа из дешевой древесины, содержащей много смолы. Не прошло и трех лет после окончания университета, а Петтенкофер был уже избран в Баварскую Академию наук.
В Базеле, где применили его метод, торжественно при широком участии населения отмечали праздник освещения города. Система при первой попытке отказала. Присутствующий при этом Петтенкофер чувствовал себя глубоко несчастным, по его щекам текли слезы стыда. Устремившись в Мюнхен, в свою лабораторию, он горел желанием быстро найти ошибку, явившуюся причиной неудачи. После двух суток работы и размышлений ошибка была найдена и устранена. К радости горожан, в Базеле заработало газовое освещение.
Случайные, в общем-то, обстоятельства побудили Петтенкофера, увлеченного химией и техникой, заняться вопросами гигиены. Однажды ему было поручено выяснить, почему в королевском замке воздух такой сухой, что король постоянно чувствует першение в горле. После это он занялся вопросами гигиены и на этом поприще завоевал себе славу и утвердил за собой репутацию первоклассного гигиениста. В 1865 году Петтенкофер возглавил кафедру гигиены Мюнхенского университета, созданную по его инициативе.
Основатель современной гигиены Макс фон Петтенкофер в 1879 году организовал первый в Европе институт гигиены и стал его директором. Будучи на посту главного гигиениста Мюнхена, он возвысил гигиену до уровня современной науки; изучил влияние внешних факторов: воздуха, воды, почвы, одежды, жилища на состояние здоровья общества и отдельных людей. Петтенкофер основал два специальных журнала. Первый в 1865 году «Zeitschrift fur Biologie» он издавал совместно с мюнхенским профессором Бюлем, Радлькофером и Фойтом. С последним Петтенкофер разрабатывал гигиенические нормы питания.
В сотрудничестве со своим другом физиологом Карлом Фойтом (1831–1908) Петтенкофер произвел капитальную разработку целого ряда вопросов, касающихся дыхания, обмена воздуха в жилых помещениях, питания и обмена веществ в животном организме. Работы о проблемах дыхания привели его к изобретению известной, носящей его имя, респирационной камеры. Он написал книгу об оздоровлении городов; сочинение о канализации населенных пунктов и удаления из них нечистот и отбросов.
Начиная с 1883 года Петтенкофер окончательно специализируется на вопросах гигиены. Он передает первый журнал Фойту и организует новый журнал «Archiv fur Hygiene», который начал издавать в сотрудничестве с Форстером и австрийским бактериологом Гофманом (G. Hofmann, 1843–1890).
