Il dottorato di ricerca è il livello più elevato di formazione universitaria e consente di acquisire le competenze necessarie per svolgere ricerca in modo aperto al confronto internazionale e con un elevato livello di autonomia. 

Il percorso, della durata di tre anni, si caratterizza per una formazione sul campo, nel diretto svolgimento di attività di ricerca, integrata dalla frequenza di corsi di formazione specifici. 
L’accesso ai corsi di dottorato avviene mediante concorso, riservato a coloro che siano in possesso di una laurea magistrale, di una laurea del vecchio ordinamento o di un titolo accademico conseguito all’estero e riconosciuto idoneo ai soli fini dell’ammissione. 

L’Università di Pisa promuove la partecipazione di studenti internazionali e favorisce le interazioni con il sistema economico e sociale, al fine di rafforzare il legame tra ricerca e mondo produttivo.