Ο τρίτος κύκλος σπουδών του Τμήματος Δασολογίας, Επιστημών Ξύλου και Σχεδιασμού περιλαμβάνει την εκπόνηση Διδακτορικής Διατριβής και ολοκληρώνεται με την απονομή διδακτορικού τίτλου. Αποσκοπεί στην προαγωγή της πρωτότυπης και καινοτόμου επιστημονικής έρευνας και στη δημιουργία επιστημόνων ικανών να συμβάλλουν στην εξέλιξη της γνώσης σε αντικείμενα που θεραπεύει το Τμήμα, ώστε να είναι σε θέση να στελεχώσουν πανεπιστήμια, ερευνητικά κέντρα, επιχειρήσεις και οργανισμούς ιδιωτικού και δημόσιου τομέα στην Ελλάδα και διεθνώς.
Το Πρόγραμμα Διδακτορικών Σπουδών του Τμήματος Δασολογίας, Επιστημών Ξύλου και Σχεδιασμού οργανώνεται και λειτουργεί σύμφωνα με την ισχύουσα νομοθεσία, τον Κανονισμό Μεταπτυχιακών και Διδακτορικών Σπουδών του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας (Π.Θ.), καθώς και τις διατάξεις του παρόντος κανονισμού. Η επιτυχής ολοκλήρωση των διδακτορικών σπουδών οδηγεί σε τίτλο σπουδών επιπέδου οκτώ (8) του Εθνικού και Ευρωπαϊκού Πλαισίου Προσόντων, σύμφωνα με το άρθρο 47 του ν. 4763/2020.