Presentó su tesis en la Universidad de Iași, obteniendo su doctorado en 1926.
Durante esta visita, Schoenberg comenzó su influyente trabajo en matrices totalmente positivas y en variación de transformaciones lineales decrecientes.
En 1930 fue adscrito a la Fundación Rockefeller, lo que le permitió viajar a los Estados Unidos, visitando la Universidad de Chicago, Harvard, y el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, New Jersey.
Durante el período 1943-1945, durante la Segunda Guerra Mundial, tomó la excedencia de la universidad para colaborar con el esfuerzo bélico como matemático en el Aberdeen Proving Ground.
Fue en esta época cuando inició su trabajo más famoso, la teoría de splines.