Le 20 mai 1917, Petiot est blessé au pied gauche par une explosion de grenade. Il est soigné d'abord au front, puis à l'arrière. Il souffre en outre d'une forte bronchite. De plus, il apparaît traumatisé sous le coup d'un choc violent.
On le soigne pendant quatre mois pour son pied. Il guérit. Va-t-il repartir pour le front? Il n'en éprouve pas la moindre envie. C'est alors que l'on constate chez Petiot des troubles mentaux caractérisés, un déséquilibre, de la neurasthénie, de l'amnésie. Une maladie qui vient à point? Impossible de répondre. Avec Petiot, on ne sait jamais s'il simule ou non. En tout cas, il sera interné dans plusieurs asiles d'aliénés. Soulignons que, plus tard, devenu médecin, on lira sur son papier à lettre, parmi les titres dont il se targue : « Interne des hôpitaux et asiles. » En fait, il manque simplement l'accent aigu : c'est interné qu'il aurait dû écrire.
En 1919, il est réformé à 40 %. En 1920, sa réforme est portée à 100 %. On constate qu'il est incapable de tout travail physique ou intellectuel. La nécessité d'un traitement et d'une surveillance médicale constante est affirmée. En 1922, on ramènera sa réforme à 50 % décision confirmée en 1923. C'est donc qu'une longue série de psychiatres ont dûment constaté que Marcel Petiot était un malade mental.

Or, pendant toutes ces années, ce dément, ce malade inapte à tout travail, cet amnésique poursuit ses études de médecine. Même, il met les bouchées doubles. En décembre 1921, il passe sa thèse de doctorat avec la mention très bien.
Alors, qu'est-ce que cela veut dire? Pour toucher une pension, simulerait-il toujours? Ou bien est-ce un dément qui a obtenu la mention très bien à son doctorat de médecine?
Pendant ses études, il s'est livré à d'étranges expériences. Ainsi, pour empêcher la défécation, il coud l'anus de trois chats. Leurs cris horribles ameutent le quartier. Il laissera à ses camarades une curieuse impression : en face de lui, ils ressentent toujours quelque malaise. Petiot se dit toujours sur la voie d'une invention mirifique : par exemple une pompe aspirante et foulante à matières fécales contre la constipation. Ou encore le mouvement perpétuel. Il étudie le magnétisme et l'hypnose.
Ses camarades se souviendront de ses gigantesques éclats de rire, un rire grinçant, qui éclatait à propos de tout ou de n'importe quoi. Pour les uns, c'était « un dingue et un salaud ». Ou encore : « Il était capable de toutes les filouteries et de toutes les méchancetés hypocrites. » D'autres enfin : « Pour lui, tout était bon, c'était un cynique. »

Le certain, c'est qu'il est docteur en médecine. En 1922, il s'installe à Villeneuve-surYonne, une petite ville de quatre mille habitants. Il y a loué une maison de trois pièces avec jardin. Emule du docteur Knock, il distribue des prospectus : « Le docteur Petiot est jeune et seul un jeune médecin peut être au courant des dernières méthodes nées du progrès qui marche à pas de géant. C'est pourquoi les malades intelligents ont confiance en lui. Le docteur Petiot soigne mais n'exploite pas ses malades. »
Il soigne en effet et même il guérit. Par voie de conséquence, la clientèle vient. Avec les anciens, il se veut amical, paternel avec les enfants, galant avec les dames. On le voit partout. Il se mêle à toutes les associations, est de toutes les fêtes. Autre manière de se faire connaître d'éventuels clients. A ce jeu, il devient populaire.