Realizou os estudos clássicos, terminando o segundo grau em 1923; depois frequentou regularmente os estudos de engenharia em Roma até o início do último ano. Em 1928, desejando ocupar-se de ciência pura, pediu e obteve a transferência para a Faculdade de Física. Formou-se em 1929 em física teórica sob a orientação de Enrico Fermi, com a teseA teoria quântica dos núcleos radioativos, obtendo nota máxima com louvor. Nos anos sucessivos, frequentou livremente o Instituto de Física de Roma, acompanhando o movimento científico e realizando pesquisas teóricas de várias índoles.
Última carta de Majorana.
Na noite de 25 de março de 1938, Majorana partiu de Nápoles para Palermo, onde passou alguns dias: a viagem lhe havia sido sugerida por amigos, que o haviam convidado para um período de descanso. Em 26 de março escreveu a um amigo. Em suas cartas, nunca falou em suicídio, mas somente em desaparecimento - e era uma pessoa cuidadosa com as palavras.
Leonardo Sciascia, em seu livro La scomparsa di Majorana (no Brasil publicado como Majorana desapareceu, Editora Rocco), assume que Majorana, intuindo a magnitude de suas descobertas acerca da energia nuclear e seu poder de destruição, no contexto da Europa de Hitler e Mussolini, teria escolhido o silêncio e a renúncia à vida social. A genialidade de Majorana, que Fermi comparou à de Galileu e Newton, e sua angústia intelectual acerca da relação entre ética e ciência poderiam, assim, segundo Sciascia, ser a chave da explicação, da fuga do jovem cientista, para refugiar-se em um monastério, lembrando que, na sua adolescência, Majorana frequentara o Istituto Massimiliano Massimo dos jesuítas, em Roma. A família escreveu ao Papa Pio XII - prometendo não interferir sobre as escolhas eventualmente feitas por Ettore - apenas no intuito de saber, através do Vaticano, se ele estaria vivo, mas não obteve resposta.
As suspeitas na época apontaram um suicídio após encontrar um bilhete direcionado a sua família, em um hotel em Palermo. Os familiares negaram a hipótese, afirmando que Ettore era católico e jamais faria isso. Outros amigos acreditavam que o arrependimento de Ettore Majorana em relação à sua publicação sobre os nêutrons justificava seu desaparecimento, pois o fato do trabalho dele poder ser convertido em armas nucleares o incomodava.
Com base em declarações feitas por anônimos, Ettore esteve vivo e chegou a circular pela Europa em 1955. A afirmação resultou em uma investigação do Ministério Público de Roma no ano de 2011, comparando fotografias encontrando pontos de semelhança entre o tal homem e um italiano. Em 2015, o inquérito pôde concluir que o homem se refugiou na Argentina e depois passou o resto de sua vida na América do Sul, sem maiores constatações.
