I avhandlingen presenteras de resultat som doktoranden kommit fram till i sin forskning. Den blir också ett bevis för att doktoranden är en självständig och kompetent forskare. Avhandlingen ska minst motsvara 120 hp, dvs. hälften av utbildningens totala längd, men omfattningen kan variera. En avhandling kan antingen vara ett sammanhängande verk, en monografiavhandling, eller en sammanläggningsavhandling som då består av flera artiklar som doktoranden har publicerat under arbetets gång. Vid Naturvetenskapliga fakulteten är sammanläggningsavhandlingar vanligast.