Se podrán realizar estudios de Doctorado en cualquiera de las líneas de investigación en las que estén involucrados los miembros del Departamento de Matemáticas de la Universidad Autónoma de Madrid:
| Análisis armónico | Geometría diferencial |
| Análisis complejo | Geometría analítica |
| Análisis funcional | Lógica |
| Métodos numéricos | Matemática financiera |
| Ecuaciones en derivadas parciales | Probabilidad |
| Estadística | Teoría de números |
| Física matemática | Teoría de grupos |
| Geometría algebraica | Topología |