本学の博士課程の構成は以下のとおりです。

1年次: 3箇所の異なるラボ（研究ユニット）をローテーションします。並行して、基礎科目、専門科目を履修します。
2年次: 博士論文研究テーマに関する研究を開始します。並行して、博士課程修了要件の科目を引き続き履修します。2年次の終わりに、博士論文研究開始のための口頭試問が行われます（早期に要件を満たした者には繰り上げ実施もあり）。
3～5年次:最終論文発表及び口頭試問に向けた博士論文の完成と提出を目指し、研究を続けます。

授与される学位：博士（学術）

*プロフェッショナル･ディベロップメント科目は、博士課程在籍期間を通じて履修します。
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既存のコースの他、プログラムの一環として、世界トップレベルの教員から最高水準の指導を受けながら行う自主研究、関心を持ったテーマの特別課題演習、世界的に有名な国際ワークショップ等を提供しています。

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約90の最先端の研究室では、物理、化学、数学、計算科学、海洋科学、神経科学、分子生物学、細胞生物学、発生生物学、環境科学、生態学、工学・応用科学といった幅広い分野の研究が行われています。OISTは、学部間の壁のない研究体制により、境界のないサイエンスを推し進めています。

学生は、入学直後から、世界トップレベルの教員や研究者と共に最先端機器が完備されたラボで研究をしながら研究というものを学んで行きます。プロフェッショナル･ディベロップメント科目を博士課程全期間にわたり履修することにより、学生が将来科学技術分野において指導的役割を担えるように導きます。