1910 року Бор отримав ступінь магістра, а в травні 1911 захистив докторську дисертацію за класичною електронною теорією металів[18]. У своїй дисертаційній роботі Бор, розвиваючи ідеї Лоренца, довів важливу теорему класичної статистичної механіки: магнітний момент будь-якої стаціонарної системи елементарних електричних зарядів, що рухаються за законами класичної механіки в сталому магнітному полі, дорівнює нулю. 1919 року ця теорема була незалежно доведена Йоганною ван Льовен, нині вона носить назву теореми Бора — ван Льовен. З неї безпосередньо випливає, що неможливо пояснити магнітні властивості речовини (зокрема, діамагнетизм), залишаючись в рамках класичної фізики[20]. Це, мабуть, стало першим зіткненням Бора з обмеженістю класичного опису, що підштовхнуло його до розгляду питань квантової теорії.