Program Doktor Institut Teknologi Bandung merupakan penghela utama bagi kegiatan penelitian di ITB, sehingga hasil penelitian tersebut dapat bermanfaat bagi masyarakat serta dapat menumbuhkan dan menajamkan pengetahuan di bidang sains, teknologi, dan seni. Setelah mengikuti pendidikan Program Doktor di ITB, para lulusan diharapkan memiliki pemahaman yang mendalam tentang ilmu pengetahuan dalam bidang studi pilihannya, dan dapat secara mandiri melaksanakan penelitian yang bermanfaat bagi masyarakat serta berkontribusi dalam kemajuan ilmu pengetahuan, teknologi, dan seni di taraf internasional.

Program Doktor di bidang astronomi berbasis pada penelitian, yaitu mahasiswa Program Doktor melakukan penelitian untuk menyusun disertasi, yang hasilnya merupakan suatu kontribusi dalam astronomi ‘proper’, sebagai suatu karya penelitian yang original. Dengan demikian Kurikulum Program Doktor akan sangat terkait dengan program-program penelitian di bawah payung penelitian Kelompok Keilmuan Astronomi.

Kurikulum program doktor tahun 2008 ditetapkan dengan beban minimal 40 sks, dan merupakan kurikulum yang terpadu, sehingga program doktor merupakan mata rantai yang menerus dari kurikulum program Sarjana dan Magister. Jika peserta ujian penerimaan program doktor mempunyai potensi akademik yang dinilai cukup, namun kemampuan akademik yang dicerminkan dari penguasaan materi dinilai belum cukup, maka peserta tersebut dapat mengikuti perkuliahan tambahan yang diakui dengan beban maksimum 9 sks yang sesuai dengan kebutuhan. Mata kuliah yang diakui dalam program Doktor adalah mata kuliah Pascasarjana.

Untuk mengukur kemampuan mahasiswa dalam mengikuti program doktor dan melaksanakan penelitian dengan hasil yang berkualitas ilmiah tinggi, maka sebelum melaksanakan program pokok yaitu penelitian, setiap mahasiswa program doktor harus lulus dari ujian kualifikasi. Tujuan Ujian Kualifikasi adalah untuk para mahasiswa program doktor menunjukkan kemampuan melakukan dan menyelesaikan penelitian, yang ditunjukkan antara lain dengan penguasaan yang dalam tentang pengetahuan yang melandasi penelitian, kemampuan menyusun rencana penelitian secara rinci, serta kemampuan lain yang dianggap perlu. Bobot sks ujian kualifikasi ini ditetapkan 3 sks.

Setelah lulus dari ujian kualifikasi, mahasiswa akan berstatus mahasiswa kandidat doktor, dan melaksanakan penelitian secara terstruktur di bawah bimbingan Promotor dan Co-promotor yang telah ditetapkan oleh KPPS Fakultas. Ujian kualifikasi dapat ditempuh antara akhir semester pertama dan akhir semester ke-empat, sejak diterima sebagai Mahasiswa Program Doktor. Ujian Kualifikasi dapat ditempuh maksimum 2 kali. Kegiatan penelitian dimulai dengan studi awal penelitian, penyusunan proposal, dan presentasi proposal, dengan beban 5 sks, yang dirancang untuk diselesaikan dalam 1 semester. Setelah proposal disetujui, kegiatan penelitian dilaksanakan secara terstruktur dan dievakuasi secara berkala dalam bentuk seminar dan laporan kemajuan penelitian pada setiap semester, selama 5 semester, dengan beban masing-masing semester sebesar minimum 5 sks. Setiap laporan kemajuan penelitian disampaikan dalam suatu seminar terbuka yang melibatkan KPPS. Pada semester akhir tahun ketiga mahasiswa kandidat doktor menempuh sidang doktor untuk mempertahankan disertasinya, dengan beban sebesar 3 sks. Perkiraan lama studi normal bagi program pendidikan doktor adalah 6 semester.