دوره دکتری ریاضی بالاترین مقطع تحصیلی دانشگاهی در رشته ریاضی است که به اعطای مدرک دکتری ریاضی منتهی می‌شود و مجموعه‌ای هماهنگ از فعالیت‌های آموزشی و پژوهشی را در بر می‌گیرد. از اهداف مهم این دوره، علاوه بر تربیت علمای ریاضی جهت تأمین هیات علمی دانشگاه‌ها، تربیت افرادی است که بر روش‌های پیشرفته پژوهش احاطه کامل پیدا کنند. در این دوره نوآوری و گسترش مرزهای دانش ریاضی از اهمیت خاصی برخوردار است و از وظایف اصلی فارغ‌التحصیلان آن محسوب می‌شود.

نظام دوره
دوره دکتری ریاضی به دو مرحله آموزشی و پژوهشی تقسیم می‌گردد. مرحله آموزشی پس از پذیرفته شدن داوطلب در امتحان ورودی آغاز می‌شود. دانشجو در طول این مرحله توانایی اولیه لازم را جهت انجام کارهای پژوهشی کسب خواهد کرد. هدف این مرحله جبران کاستی‌های اطلاعاتی علمی دانشجو است که با گذراندن برخی از دروس پیشرفته ریاضی صورت می‌گیرد. این مرحله با برگزاری «امتحان جامع» پایان می‌پذیرد.
مرحله پژوهشی پس از اتمام مرحله آموزشی و قبولی دانشجو در امتحان جامع شروع می‌شود. هدف از این مرحله آشنایی دانشجو با شیوه‌های پژوهش و کسب توانایی‌های لازم در یک یا چند زمینه است که با تدوین رساله و دفاع موفقیت‌آمیز از آن پایان می‌پذیرد.

برنامه آموزشی
دانشجویان دوره دکتری ریاضی در مرحله آموزشی باید حداقل ۲۰ واحد درسی بگذرانند که باید در زمینه موضوعات جدول پیوست باشد. هر دانشجو لازم است حداقل از سه زمینه از موضوعات پیوست دروسی انتخاب نماید. این دروس ترکیب شاخه اصلی و شاخه فرعی را با موافقت استاد راهنما مشخص می‌نماید.