W tym samym roku rozpoczęła studia filozoficzne na Uniwersytecie Jana Kazimierza we Lwowie pod kierunkiem profesora Kazimierza Twardowskiego – wychowawcy wielu pokoleń polskich filozofów. W czasie studiów słuchała również wykładów Mścisława Wartenberga – z historii filozofii, Kazimierza Ajdukiewicza – z logiki, Juliusza Kleinera – z historii literatury, oraz Romana Ingardena. Doktorat uzyskała 26 lutego 1927 roku w Uniwersytecie Jana Kazimierza we Lwowie na podstawie rozprawy Teoria sądu E. Goblota, napisanej pod kierunkiem Twardowskiego. Równocześnie po złożeniu egzaminu państwowego i uzyskaniu odpowiednich uprawnień rozpoczęła pracę w lwowskich szkołach średnich – ogólnokształcących i pedagogicznych – jako nauczycielka języka polskiego i propedeutyki filozofii.
W 1930 roku, po przejściu Kazimierza Twardowskiego na emeryturę, Dąmbska odeszła z Uniwersytetu we Lwowie i dzięki uzyskanemu stypendium z Funduszu Kultury Narodowej wyjechała w ośmiomiesięczną podróż naukową. Odwiedziła Wiedeń, gdzie nawiązała kontakty z Kołem Wiedeńskim, przede wszystkim zaś z Moritzem Schlickiem, a następnie – Berlin, gdzie zetknęła się z Hansem Reichenbachem.