Il Corso di Dottorato in Fisica  fornisce le competenze necessarie per esercitare in maniera autonoma, con originalità, creatività e rigore metodologico, attività di ricerca di alta qualificazione presso Università, Enti pubblici o soggetti privati.

Il Collegio docenti del Corso di Dottorato di ricerca in Fisica ha definito la sua visione del percorso di formazione articolandola su quattro obiettivi specifici. 
1. Fornire le competenze necessarie per svolgere attività di ricerca di alto livello presso Università, Enti di Ricerca o soggetti privati. Ciò comprende la formazione specifica in metodologie di ricerca avanzate, l'approfondimento delle conoscenze teoriche, sperimentali e computazionali e lo sviluppo delle capacità di analisi critica e di problem solving. 
2. Sviluppare la capacità di operare autonomamente, con originalità creativa e rigore metodologico, nell'ambito della ricerca scientifica. 
3. Formare fisici in grado di applicare le proprie conoscenze e capacità in ambiti diversi, grazie a una solida preparazione di base e alla natura interdisciplinare delle scienze fisiche. Ciò implica l'acquisizione di competenze trasversali che consentano ai dottorandi di applicare i principi della fisica in settori come l'ingegneria, la biologia, l'informatica e altre discipline correlate. 
4. Formare ricercatori che abbiano dimestichezza con l’impiego del metodo scientifico nell'affrontare e risolvere i problemi, che abbiano esperienza nel lavoro di gruppo e nelle collaborazioni internazionali, nonché competenze nella comunicazione dei risultati di ricerca e nella formulazione di progetti scientifici. 
L'offerta formativa del Corso di Dottorato è stata quindi sviluppata per fornire un curriculum completo e per dare l'opportunità di svolgere ricerca all'interno di progetti innovativi e stimolanti. 

Il Dottorato ha durata triennale, vi si accede per concorso e comprende attività di ricerca e di studio, effettuato anche mediante la frequenza a corsi e a cicli di seminari.

Il Corso di Dottorato viene proposto dal Dipartimento di Fisica in convenzione con l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
Un protocollo di collaborazione, che comprende sia il supporto alla didattica e alla ricerca, che l'offerta di specifiche borse di studio è stato attivato con i seguenti enti di ricerca del territorio di Trento:

• TIFPA-INFN  - Trento Institute of Fundamental Physics and Applications, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
• SD -FBK - Center for Sensors a& Devices, Fondazione "Bruno Kessler"
• IMEM-CNR-FBK - Istituto dei Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo, Fondazione "Bruno Kessler"
• BEC-INO-CNR  - Pitaevskii Center for Bose-Einstein Condensation 
• ECT*-FBK - European Centre for Theoretical Studies in Nuclear Physics and Related Areas
• IBF-CNR-FBK - Istituto di Biofisica, sezione di Trento
• IFN-CNR-FBK - Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, sezione di Trento

Le principali attività di ricerca  del Dipartimento di Fisica riguardano:

• Gravitazione sperimentale
• Biofotonica e neurofisica
• Chimica biorganica
• Comunicazione delle scienze fisiche
• Fisica atomica e molecolare
• IdEA (Idrogeno, Energia, Ambiente)
• Struttura e dinamica dei sistemi complessi
• Nanoscienze
• Fisica teorica e computazionale
• Fisica delle astroparticelle
• Atomi ultrafreddi e gas quantistici
• Antimateria
• Sistemi non-lineari ed elettronica
• Biofisica delle radiazioni e fisica medica

Il Dottorato si configura come naturale completamento della formazione scientifica conseguita con le lauree di primo e secondo livello, con le quali è coordinata.
Il Corso di Dottorato di ricerca in Fisica è attivata ai sensi del Decreto Ministeriale 3 Novembre 1999 n. 509.
Il raggiungimento degli obiettivi viene favorito dalla qualità, varietà e dal marcato carattere internazionale della ricerca svolta presso il Dipartimento di Fisica e dagli enti convenzionati.
Ogni allievo è inserito in un gruppo di ricerca e svolge la sua attività sotto la guida di un responsabile scientifico (tutor). Il tutor è scelto fra i docenti del Dipartimento e il personale scientifico degli enti convenzionati, ed è uno scienziato di livello internazionale nel suo campo di ricerca.
I numerosi seminari, workshop e convegni che vengono regolarmente promossi dal Dipartimento e dagli Enti di ricerca che con esso collaborano, contribuiscono a creare un ambiente dinamico e a stimolare l'attività di ricerca.