Le doctorat correspond à un travail de 3 ans de recherche accompagné d'un complément de formation qu'il s'agisse de cours ou de participation à des séminaires (obligatoires ou non).

L'encadrement de chaque thèse est assuré par un directeur de thèse qui est un professeur, un chercheur ou un maître de conférences « habilité à diriger des recherches » (HDR) de l'école.

La préparation de la thèse s'effectue au sein d'un laboratoire de l'ENS de Lyon

Cette durée de 3 ans est une préférence mais non une obligation ; une thèse peut être soutenue en moins ou en plus de 3 ans après accord du directeur de thèse, du directeur de laboratoire et du directeur de l'école.

A partir de la 4e année, il est nécessaire de demander une dérogation par décision du directeur de l'école sur avis circonstanciés du directeur de thèse et du directeur de laboratoire.

A partir de la 6e année, il est nécessaire de demander une dérogation par décision du directeur de l'école sur avis circonstanciés du directeur de thèse et du directeur de laboratoire et de présenter un avant-projet de thèse qui sera soumis à l'avis de la commission des thèses.