Doktorske akademske studije na Saobraćajnom fakultetu akreditovane su studijskim programom pod nazivom Saobraćaj. Studijski program je organizovan kao jedinstven bez posebnih izbornih područja – modula. Studije su multidisciplinarnog karaktera i cilj im je da osposobe mlade istraživače za samostalan naučni rad, istraživanje i razvoj naučnih sposobnosti i akademskih veština za rešavanje složenih praktičnih i teorijskih problema planiranja, projektovanja, upravljanja i eksploatacije sistema u oblasti saobraćaja, transporta, komunikacija i logistike. Studijski program doktorskih studija usklađen je sa savremenim svetskim tokovima i stanjem nauke u oblasti saobraćajnog inženjerstva i može se uporediti sa studijskim programima doktorskih studija odgovarajućih stranih visokoškolskih ustanova. Doktorske studije traju tri školske godine i njihovim završetkom stiče se 180 ESPB bodova. Svi predmeti su izbornog karaktera, zajednički su za sve studente i pripadaju užoj naučnoj oblasti Saobraćaj, transport, komunikacije i logistika. Individualno usmeravanje studenata na specifične oblasti istraživanja omogućeno je ponudom velikog broja teorijsko-metodoloških i naučnostručnih predmeta, čiji su sadržaji koncipirani na najsavremenijim naučnim dostignućima i trendovima. Studijski program doktorskih akademskih studija obuhvata pohađanje kurseva i polaganje ispita iz izabranih predmeta, izradu i izlaganje godišnjeg rada na doktorskom seminaru, izradu i odbranu predloga istraživanja u okviru doktorske disertacije i izradu i odbranu doktorske disertacije.
Saobraćajni fakultet je u dosadašnjem periodu tri puta akreditovao Studijski program doktorskih studija. Prve doktorske studije akreditovane su 2009. godine, drugi ciklus akreditacije usledio je 2014. godine, a treći 2021. godine. Prema trenutnom nastavnom planu (iz školske 2022/23) u ponudi je 106 izbornih predmeta. Polaganjem ispita iz šest izabranih predmeta (svaki predmet nosi 10 ESPB) kandidati na kraju prve godine doktorskih studija stiču 60 ESPB. Polaganjem ispita iz tri izabrana predmeta (svaki predmet nosi 10 ESPB) kandidati u trećem semestru stiču 30 ESPB. U četvrtom semestru, izlaganjem godišnjeg rada na doktorskom seminaru (10 ESPB) i odbranom predloga istraživanja u okviru doktorske disertacije (20 ESPB) kandidati stiču ukupno 30 ESPB. Izradom i odbranom doktorskog rada kandidati stiču preostalih 60 ESPB u trećoj godini studija. Naučnoistraživački rezultati doktorskih disertacija publikuju se u renomiranim međunarodnim naučnim časopisima sa SCI liste. Završetkom doktorskih studija doktorandi stiču naučni naziv doktor nauka – saobraćajno inženjerstvo.