Nos formations de Master permettent de préparer ensuite une thèse de doctorat, notamment dans le cadre de l'Ecole Doctorale Mathématiques Informatique et Télécommunications de Toulouse (EDMITT). 

La thèse dure 3 ans et offre une formation par la recherche, à la recherche et à l'innovation ainsi qu'une expérience professionnelle de recherche.
Il existe plusieurs types de thèses en mathématiques ou mathématiques appliquées:
  • les thèses académiques, dans des laboratoires universitaires, comme l'IMT.
  • les thèses dans les instituts de recherche appliquée, comme l'INRA, l'INSERM, l'ONERA...
  • les thèses en entreprise dans le cadre d'une collaboration entre une entreprise et un laboratoire de recherche publique (dispositif CIFRE, qui donne d'excellents résultats au vu de l'enquête réalisée par le MESRI et l'ANRT).

La majorité des doctorants en mathématiques de l'EDMITT sont aussi moniteurs chargés d'enseignement dans les formations du Département de Mathématiques. Ils effectuent un service d'enseignement de 64 heures de Travaux Dirigés par an, le plus souvent en Licence.