התחום המדעי של עסקות כימיה מיושמות עם הבנת תאוריות תכונות כימיות חומרים שונים, ושימוש בידע זה כדי לענות על שאלות בתחום וכדי לתכנן וליישם פתרונות לנושאים.

דרישות לתכנית הדוקטורט כרוכות לעתים קרובות התלמיד שכבר השיג את התואר שני. בנוסף, תזה או עבודה מורכבת בעיקר של מחקר אקדמי המקורי יש להגיש. במדינות מסוימות, עבודה זו עשויה גם צריכה להגן מול פנל.