Max Delbruck出身德國的名門望族，父親是著名的歷史學家。從小就對天上的星體充滿好奇。在父母的支持下，Delbruck 常常在夜深人靜時在自家房子後面的陽台上架着一個巨大的望遠鏡，探索宇宙的奧秘。

      大學時選擇天文學作為自己專業的Delbruck在準備以新星形成機理方面的研究作為自己的畢業論文時發現，當時世界上唯一一本關於新星方面的書籍是由一名英國科學家用英文撰寫的。由於他英語水平不可能在當時有限的時間內無法提高到閱讀專業文獻的水平，只好放棄這個題材。當時在德國興起的一場由於量子力學革命也是Delbruck研究興趣發生轉移的另一個重要因素，並因此獲得去當時世界物理研究的中心的哥庭根大學師從著名物理學家、諾貝爾獎獲得者Max Born學習的機會。由於過分相信其他同學的經驗之談，信心滿滿的Delbruck沒有充分準備、好好研究每位答辯委員會成員的研究工作就去參加博士學位論文答辯。因為對某位教授在答辯中提出的問題全無所知，Delbruck的論文答辯未獲通過。經過短暫失落和重新準備後，Delbruck終於在1930年取得了理論物理學博士學位。

      博士畢業後，在丹麥訪學的Delbruck受Niels Bohr關於量子的互補理論的啟發，希望用這種互補的思想來研究生物界的遺傳和變異的機理。在完成去英國、瑞典和丹麥的學術訪問後，Delbruck於1932年回到柏林，擔任德國歷史上第一位物理學女教授、猶太裔的Lise Meitner（和Otto Hahn合作發現鈾的核裂變）的助手。其間Delbruck經常召集不同學科的學者到自己父母在柏林郊區的家中交流討論學術問題，因此結識了當時旅居德國的俄國遺傳學家N.W. Timofeeff-Ressovsky。

      當時，美國的遺傳學家在Thomas Hunt Morgan的帶領下，以果蠅為研究對象發現，在父母將基因傳給下一代的時，不同基因之間並非完全象Gregor Mendel在豌豆雜交實驗中描述的那樣完全自由地重組。某些性狀總是相伴一起向後代傳遞，不同基因之間發生交換形成新的組合的概率各不相同。根據這些新出現的基因組合之間的概率的多少，Morgan及其合作者們將果蠅的基因在染色體上進行了定位，繪製了果蠅的遺傳基因圖譜。這是人類歷史上第一個生物基因定位圖，雖然當時人們還不知基因究竟是一種什麼東西。

      1926到1927年間，Morgan的學生和合作者Hermann Joseph Muller發現高能輻射，如X光射線照射，可以大大提高果蠅基因突變的機率。在Muller看來，Renest Rutherford於1919年發現的化學元素的蛻變讓科學家們開始研究和認識原子核結構，他發現的X光誘導基因變異將幫助人們更好地了解基因的屬性和生命的本質。然而，Muller的發現在當時的遺傳學家裡並沒有發生多少共鳴。對X光性質不太了解，對基因的屬性一無所知的Muller決定去歐洲特別是德國尋找物理學家們的幫助，希望能解決X光輻射引起基因突變的機理。

       受美國遺傳學家Hermann Joseph Muller的影響，遺傳學家N.W. Timofeeff-Ressovsky、實驗物理學家K.G. Zimmer和理論物理學家Delbruck三人合作，用果蠅作實驗材料，以X光輻射為誘導因素，嘗試着去研究基因的屬性。

      在這篇合作的論文中，遺傳學家N.W. Timofeeff-Ressovsky負責果蠅實驗的設計，實驗物理學家K.G. Zimmer主要提供X光射線處理及其量化設計，Delbruck 則從事理論分析，在1935年並共同發表了那篇後來被Delbruck自嘲為＂一流的葬禮＂式的論文《關於基因突變的屬性和基因的結構》。該文率先提出了基因是一種分子的概念，並推測了基因的大小大約為9μ，認為在接受到X光線傳遞的能量後這種分子本身會躍升至一個更高的能量狀態，表現出突變的性狀。

      從現在我們對基因的理解來看，這篇文章最少有兩個方面的錯誤：1）它推測的基因體積比我們現在理解的基因大60倍；2）X光誘導沒有產生一個能量狀態更高的突變基因，而是造成了DNA分子的斷裂，異位等，進而發生性狀改變。

      然而，當遺傳學家們在相對孤立的環境裡（缺乏同其他學科的交流）苦思基因的屬性時，Delbruck把當時物理學家、化學家、天文學家們正在研究的原子和分子的概念介紹進來，確實為遺傳學的研究打開了另外一扇窗戶。雖然處在外面的遺傳學家們沒法通過這扇窗戶看清屋內的擺設，但它卻將室內的物理學家們的目光吸引到了外面豐富多彩的生物界。

      為了進一步驗證Delbruck的＂量子跳躍＂模型，正在Enrico Fermi實驗室學習放射物理學的Salvador Luria找到了理想的實驗材料一一一細菌和噬菌體，並在1943年與Delbruck合作發表了那篇奠定分子生物學基礎的關於細菌突變的論文。著名的物理學家Erwin Schrödinger在他1945年出版的《什麼是生命》一書中更是用＂如果Delbruck關於基因的畫面是錯的，那我們應該放棄這方面的研究＂，這讓Delbruck名聲大噪。

      Delbruck 的這篇文章也得到了Muller的認可。在德國納粹政權組織的思想灌輸訓練營中，Delbruck因為兩次拒絕表示無條件效忠而基本喪失了在自己的祖國從事科學研究和教學的機會。得知Delbruck 處境後，作為洛克菲勒基金會駐歐洲的官員的Muller主動地聯繫到Delbruck，說服Delbruck尋找洛克菲勒基金會資助，在1937年9月成功踏上美國大陸，並於1938年在加州理工學院的地下室里發現了自己夢寐以求的＂生物界的原子＂一一一細菌和噬菌體。