A l’issue du Master Recherche, les étudiants peuvent préparer une thèse de Doctorat à condition de bénéficier d’une allocation de recherche du Ministère de l'Education Nationale et de la Recherche ou d’un contrat de recherche. La durée normale de préparation de la thèse est de 3 ans. Le doctorat permet d’accéder à des emplois de chercheurs (ou ingénieurs) dans les secteurs publics (Universités, CNRS, CEA, CNES, BRGM, IFREMER, IRD etc . . ) et privé (métiers de l'environnement, compagnies pétrolières et minières, industries métallurgiques, informatique...).