Il corso di dottorato in Geoscienze e Ambiente ha l'obiettivo di offrire a giovani laureati l'opportunità di seguire un percorso formativo di terzo livello caratterizzato da una qualificazione scientifica di eccellenza e di respiro internazionale. Tale percorso, in cui la ricerca di base rappresenta uno strumento fondamentale, mira a formare giovani ricercatori per il mondo della ricerca (università  ed enti) e tecnologi professionisti per rispondere alle esigenze che emergono dalla societ  e dall'industria, incluse le sfide dello sviluppo sostenibile e della green economy.
La caratteristica specifica del Dipartimento di Scienze della Terra (DST) di abbracciare da un lato l'ampio spettro di discipline GEO ed essere contemporaneamente aperto all'interdisciplinarit , ad esempio con la fisica, la chimica, la biologia, l'ingegneria, l'informatica, l'archeologia, i beniculturali e la protezione della salute, garantisce un percorso formativo di terzo livello che potr  permettere ai giovani ricercatori di confrontarsi responsabilmente e con un approccio olistico sui temi complessi oggi in primo piano nel rapporto tra scienza e società. La conoscenza accurata dei processi geologici e dell'ambiente naturale, lo sviluppo di metodi di "Digital Geosciences", unitamente alle competenze necessarie per integrare l'applicazione di tecniche analitiche diverse, anche di frontiera, con un approccio quantitativo ed innovativo (ad es. l'intelligenza artificiale) all'analisi dei dati e alla modellazione dei processi, forniranno un valore aggiunto per l'inserimento di questi nuovi ricercatori nel mondo del lavoro. Il corso di dottorato proposto usufruisce delle infrastrutture del DST e dell'Ateneo: laboratori analitici ed informatici del DST, laboratori CISUP e CIRSEC, risorse di calcolo del Green Data Center di Ateneo, sistema bibliotecario di Ateneo, Museo di Storia Naturale dell'Università  di Pisa.
Il corso di Dottorato di Ricerca è arricchito dalle numerose collaborazioni che il DST e i suoi corsi di studio hanno attivato con altre università  ed enti di ricerca europei ed extraeuropei. Fra queste si citano in primis i due atenei che condividono con il DST double degree di secondo livello (Montan University di Leoben, Austria e Universit  di Lille, Francia) e la University of Geological Science in Uzbekistan, sede di un Corso di Laurea in Scienze Geologiche dell'Università  di Pisa avviato nel settembre 2022. Il coinvolgimento di queste e di altre università  estere contribuisce  alla progettazione di ricerche in campo internazionale e allo svolgimento di proficue esperienze dei dottorandi in sedi estere, facilitando gli sbocchi occupazionali nel campo della ricerca universitaria in Italia e all'estero.
Fra i partner italiani di prestigio che supportano il Corso di Dottorato figurano l'Istituo Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), l'Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA), l'Azienda Regionale per la Protezione dell'Ambientre (ARPA), l'Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS), l'Autorità  di Bacino Distrettuale dell'Appennino settentrionale, oltre alla Fondazione dei Geologi della Toscana.
Fra le principali imprese con le quali il DST ha importanti rapporti di collaborazione nell'esplorazione e nella ricerca e che supportano il Corso di Dottorato rientrano ENI ed ENEL GreenPower.