Οι Διδακτορικές Σπουδές του Τμήματος Φυσικής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών οργανώνονται και λειτουργούν σύμφωνα με τις διατάξεις του Νόμου 4485/2017 και του εν γένει θεσμικού πλαισίου όπως κάθε φορά ισχύει. Αποσκοπούν στην προαγωγή της πρωτότυπης επιστημονικής έρευνας και οδηγούν στην απόκτηση Διδακτορικού Διπλώματος (Δ.Δ.), το οποίο πιστοποιεί την εκπόνηση πρωτότυπης επιστημονικής έρευνας και την ουσιαστική συνεισφορά του κατόχου του στην εξέλιξη της γνώσης σε οποιοδήποτε κλάδο της Φυσικής. Το Τμήμα Φυσικής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών απονέμει Διδακτορικό Δίπλωμα Φυσικών Επιστημών (Δ.Δ.Φ.Ε.).
Δικαίωμα υποβολής αίτησης για εκπόνηση Διδακτορικής Διατριβής έχουν οι κάτοχοι Διπλώματος Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Μ.Σ.) Α.Ε.Ι. της ημεδαπής ή αναγνωρισμένου ως ισότιμου της αλλοδαπής ή ενιαίου και αδιάσπαστου τίτλου σπουδών μεταπτυχιακού επιπέδου (του άρθρου 46 του νόμου Ν4485/2017), στη Βασική ή/και Εφαρμοσμένη Φυσική, καθώς και οι κάτοχοι Δ.Μ.Σ. συναφών προς τη Φυσική επιστημονικών πεδίων.