Il corso di dottorato permette di ottenere il titolo di Dottore di Ricerca o Philosophy Doctor (Ph.D.), secondo la terminologia anglosassone. Si tratta del più alto livello di istruzione ottenibile che, oltre ad essere necessario per intraprendere la carriera accademica, è sempre più richiesto per i ruoli di alto livello nell'industria.
Il dottorato di ricerca in Computer Science and Engineering ha durata triennale e offre una preparazione ad ampio spettro che considera sia aspetti scientifici che aspetti ingegneristici su una ampia gamma di tematiche di ricerca.
All'inizio del Corso ogni dottorando viene affiancato da un supervisore (e da un co-supervisore), che lo accompagna per tutta la durata del ciclo. Nei primi 24 mesi si prevede l'integrazione e l'approfondimento del bagaglio culturale secondo un piano didattico personalizzato (predisposto di comune accordo dal dottorando col tutore, e quindi sottoposto all'approvazione del Collegio) basato su un progetto formativo ad hoc che prevede il raggiungimento di specifici crediti dottorali (CD) mediante la frequenza di corsi e il superamento dei relativi esami di profitto.
Per questo il Dipartimento DISI offre ogni anno dei corsi dedicati al dottorato; è possibile anche seguire corsi per il dottorato erogati da altri dottorati dell'università di Bologna o di altre università italiane, così come corsi offerti da scuole internazionali specializzate e rivolte a dottorandi e giovani ricercatori in Italia o all'estero. Parte di questi CD possono anche essere acquisiti seguendo seminari o cicli di seminari.
Entro il 15esimo mese il dottorando deve presentare una proposta scritta di tesi, sottoposta all’approvazione vincolante del Collegio. Alla fine dei primi 24 mesi, il dottorando deve aver completato il piano didattico personalizzato e deve relazionare sullo stato d'avanzamento della tesi. Il passaggio all'anno successivo, deliberato dal Collegio, avviene in base ad una presentazione pubblica da parte del candidato.
Il terzo anno è interamente dedicato al lavoro di tesi. Il Collegio può autorizzare un dottorando a trascorrere periodi di soggiorno in Italia presso Università, centri di ricerca o aziende. È obbligatorio per il dottorando trascorrere un periodo di almeno 3 mesi all'estero (con invito a una permanenza di 6 mesi); il periodo può essere speso in una unica soluzione o eventualmente in due soluzioni separate in due anni distinti.
Il Corso di Dottorato in Computer Science and Engineering è finalizzato alla formazione di persone in grado di svolgere attività di ricerca e innovazione in modo autonomo, sia in ambito universitario che industriale, e attività manageriali, sia in Italia che all'estero.
Queste attività prevedono le seguenti capacità: essere in grado di coordinare attività di ricerca in ambito accademico o di istituti di ricerca internazionali; essere in grado di proporre prima, e sviluppare e portare avanti poi, progetti di sviluppo di sistemi informatici, possibilmente interdisciplinari, destinati ad un ambito industriale innovativo; essere in grado di confrontarsi, ed eventualmente collaborare, con ricercatori di altri istituti o aziende, nazionali o estere.
I principali sbocchi occupazionali previsti sono: la carriera universitaria sia in Italia sia all’estero; l'attività di ricerca presso industrie o enti, riguardanti sia il settore privato che quello pubblico; il management in industrie del settore ICT.
Ulteriori opportunità di carriera includono lo sviluppo di attività di consulenza, trasferimento tecnologico, e lo spin-off di imprese ad alto livello tecnologico nell’ambito ICT.