Sein Studium beendete Löwenthal mit der Promotion (1925) und dem Staatsexamen (1926) zwar in Frankfurt, besucht hatte er seit dem Jahre 1918 allerdings aber verschiedene deutsche Universitäten. So studierte er im Sommersemester 1919 in Gießen und vom Sommersemester 1920 bis zum Sommersemester 1921 an der Universität Heidelberg.

Löwenthal war bereits in der Anfangszeit seines Studiums in  der sozialistischen Studentenbewegung und auch im AStA der Universität Frankfurt aktiv. Über seine Studienzeit sagte er später auch: „Wir sind zum großen Teil gar nicht in Vorlesungen gegangen, weil uns das alles als bürgerlicher Schwindel und Ideologie erschein und wir doch bald mit der großen sozialistischen Revolution rechneten. Jetzt in der Erinnerung ist das vielleicht etwas übertrieben, denn wenn ich in meinen Dokumenten blättere, sehe ich, daß ich doch recht fleißig studiert habe.“ (Dubiel/Löwenthal 1980: 47)

Auf Druck seines Vaters hatte Löwenthal zwar zunächst das Studium der Rechtswissenschaften begonnen, besuchte aber schon bald vor allem Vorlesungen in der Philosophie, der Mathematik und auch der Literaturwissenschaft. Einer handschriftlichen Liste seiner besuchten Lehrveranstaltung nach (die er mit der Anmeldung zur Promotion einreichte), lässt sich entnehmen, dass er auch Vorlesungen bei Friedwagner, Korff und Petersen hörte.