Il dottorato di ricerca rappresenta il più alto grado di istruzione previsto nell'ordinamento accademico italiano e fornisce le competenze necessarie per esercitare attività di ricerca di alta qualificazione presso università, enti pubblici o soggetti privati. Il percorso dura tre anni. Per accedervi è necessario essere in possesso della laurea specialistica/ magistrale o una laurea del vecchio ordinamento oppure di analogo titolo accademico conseguito all'estero, riconosciuto idoneo ai soli fini dell'ammissione. Il bando di concorso di norma è emanato nel mese di luglio. L'Ateneo incoraggia la partecipazione di studenti stranieri e i rapporti con il sistema economico-sociale e produttivo.
- Biologia
- Filologia letteratura e linguistica
- Fisica
- Fisiopatologia clinica
- Ingegneria dell'energia, dei sistemi, del territorio e delle costruzioni
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- Ingegneria industriale
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- Scienza del farmaco e delle sostanze bioattive
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- Scienze chimiche e dei materiali
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Corsi di dottorato regionali Pegaso con sede amministrativa Università di Pisa
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- Scienze dell'antichità e archeologia
- Studi italianistici
Corsi di dottorato regionali Pegaso con sede amministrativa Università di Firenze
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- Ingegneria industriale
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- Storia delle arti e dello spettacolo
Corsi di dottorato regionali Pegaso con sede amministrativa Università di Siena
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- Scienze della Vita
Corsi di dottorato regionali Pegaso con sede amministrativa Scuola superiore di Studi universitari e perfezionamento S. Anna
Corsi di dottorato in convenzione con sede amministrativa Università di Firenze
- Filosofia (in convenzione con l'Università di Pisa)
