Medicinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu organizira doktorske studije Biomedicina i zdravstvo, Neuroznanost i Biomedicine and Health Sciences. Doktorski studiji provode se u skladu sa Zakonom o znanstvenoj djelatnosti i visokom obrazovanju, a regulirani su Pravilnikom o doktorskim studijima Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu.
Doktorski studij najviši je stupanj formalnog obrazovanja, a svrha mu je izobrazba novih doktora znanosti izradom doktorskog rada koji se temelji na izvornom istraživanju. Zadaća doktorskog studija je stvaranje novih i relevantnih znanja i znanstvenih spoznaja te njihova primjena. Upravo se po istraživačkoj komponenti, koja čini okosnicu doktorskog obrazovanja, doktorski studij bitno razlikuje od prethodna dva ciklusa visokog obrazovanja (preddiplomski i diplomski studij) kod kojih je naglasak na učenju, a ne na istraživanju.
Istraživanje na doktorskom studiju dugotrajan je, intenzivan i često naporan proces u kojem doktorandi surađuju s mentorom. Doktorandi stječu znanja i kompetencije upravo provođenjem znanstvenog istraživanja iz kojega će proizaći njihov doktorski rad. Doktorski rad je izvorni doprinos znanosti na temelju kojeg se procjenjuje doktorandova kompetentnost za provođenje samostalnog, izvornog i za znanost važnog istraživanja. Obranom doktorskog rada na Medicinskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu stječe se akademski stupanj doktora znanosti u znanstvenom području biomedicine i zdravstva.
Da bi se doktorandi razvili u vrhunske znanstvenike koji su sposobni samostalno provoditi istraživanja, tijekom doktorskog studija sudjelovat će na predavanjima, radionicama, istraživačkim seminarima i diskusijskim skupinama. Takvim oblicima rada upoznat će se s različitim znanstvenim metodama kojima će se koristiti u istraživanju te će usvojiti vještine kao što su vještine rješavanja problema, analitičkog i kritičkog promišljanja, kreiranja i vođenja znanstvenih projekata, vođenja istraživačkog tima i provođenja samostalnog istraživanja.
Doktorska izobrazba važna je za razvoj akademske karijere, ali odgovara i na sve veće zahtjeve tržišta rada (ekonomija, industrija, tvrtke, javni sektor, nevladine organizacije itd.) kojemu su za razvoj potrebni stručnjaci koji će pridonijeti stvaranju novih znanja, novih proizvoda ili novih metoda (istraživačkih, proizvodnih i sl.). Na doktorskom studiju, uz istraživačke kompetencije, doktorandi će razviti i vještine koje se upotrebljavaju u širokom rasponu poslova (komunikacijske i prezentacijske vještine, upravljanje projektima i timom suradnika i sl.), a one će ih pripremiti za nove izazove društva i gospodarstva, odnosno za nove izazove u razvoju njihovih znanstvenih ili profesionalnih karijera.