Todas las ciencias están interesadas en la comprensión del universo y el lugar de la humanidad en él; sin embargo, las ciencias naturales generalmente se enfocan en ayudar a los estudiantes a comprender, a través de la observación y la experimentación, cómo la energía y la materia se combinan para afectar el mundo físico.

Los requisitos para un programa de Doctorado suelen implicar que el estudiante haya obtenido ya un título de Máster. Asimismo, debe presentarse una tesis o disertación que consista principalmente en investigación académica original. En alguno países, esta tesis incluso debe defenderse ante un tribunal.