Doktorské studium navazuje na ukončené magisterské studium, a student v něm prokazuje schopnost samostatné vědecké práce. V rámci doktorského studia studenti řeší aktuální otázky především v oblasti základní geologie, aplikované geologie, těžby surovin a ochrany životního prostředí a to formou samostatné publikační činnosti a výsledné doktorské práce. Studenti jsou zapojeni do projektové činnosti pracoviště, kde získají praktické zkušenosti se získáváním dat, měřením v laboratořích, interpretací a prezentací výsledků na konferencích. Do doktorského studia mohou být přijati pouze uchazeči, kteří úspěšně ukončili (navazující) magisterské studium stejného nebo příbuzného oboru.