Doktorský studijní program je zaměřen na vědecké bádání a samostatnou tvůrčí činnost v oblasti výzkumu nebo vývoje. Standardní doba studia je čtyři roky, maximální doba je osm let. Studium v doktorském studijním programu probíhá podle individuálního studijního plánu pod vedením školitele. Studium se řádně ukončuje státní doktorskou zkouškou a obhajobou disertační práce, kterými se prokazuje schopnost a připravenost k samostatné činnosti v oblasti výzkumu nebo vývoje nebo samostatné teoretické a tvůrčí umělecké činnosti. Absolventům studia v doktorských studijních programech se uděluje akademický titul „doktor“ (ve zkratce „Ph.D.“ uváděný za jménem).
Doktorské studium probíhá v těchto studijních programech:
- Fyzika (studium prezenční i kombinované)
- Informatika (studium prezenční i kombinované)
- Matematika (studium prezenční i kombinované)