El programa de doctorado tiene como objetivo formar investigadores en áreas como Ingeniería Mecánica, Organización Industrial, Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras, e Ingeniería Térmica y de Fluidos. Está alineado con el Plan Nacional I+D+i y el plan estratégico de la Universidad Carlos III de Madrid, promoviendo el avance científico y tecnológico en España y la Unión Europea.