Dans la plupart des pays, la préparation d'un doctorat dure en général trois ans (durée jugée normale en sciences formelles et naturelles) et peut se prolonger plus longtemps en sciences humaines et sociales (six ou sept ans en droit).
Certains pays (comme les États-Unis ou l'Australie) autorisent une inscription en thèse immédiatement après une graduation de type licence (appelé baccalauréat ou bachelor dans le système universitaire anglo-saxon). La durée de préparation d'une thèse inclut dans ce cas celle d'un niveau Master, et peut durer environ 5 ans. D'autres pays ont choisis de définir légalement le nombre d'années d'inscription autorisées en doctorat: en France par exemple, la durée est fixée par un arrête publié en 1996 à 3 inscriptions en école doctorale (soit 3 ans). Une quatrième année est possible sur dérogation.
Une part non négligeable (un sixième au moins) est consacrée à la rédaction d'un mémoire appelé « manuscrit de thèse », « mémoire de thèse » ou encore « thèse de doctorat ». Ce manuscrit doit résumer les recherches, présenter les travaux et synthétiser les nouveaux résultats.
La thèse est envoyée à des rapporteurs (deux ou plus). Ces rapporteurs sont des chercheurs confirmés du sujet sur lequel porte la thèse, et sont eux mêmes au minimum docteurs. Ils lisent en détail le manuscrit de thèse puis ils rédigent des rapports critiques à son sujet. Aux vues des rapports et sur proposition du directeur de thèse, le doctorant peut être autorisé à soutenir sa thèse par le président de l'université délivrant le diplôme (ou autre organisation y étant habilitée, selon les pays).
Le doctorant présente ensuite son travail oralement devant un jury composé de chercheurs confirmés du domaine. Les rapporteurs font normalement partie du jury de soutenance. Suivant les pays, les universités ou la discipline, la forme et la durée de la soutenance varient. Dans certains pays (Royaume-Uni, ...), la soutenance se résume à une série de questions-réponses entre les rapporteurs et le doctorant, à huis-clos. Dans d'autres pays (France, ...), le doctorant doit présenter ses recherches, en public sauf exception, la présentation étant suivie d'un entretien et de questions. Lorsqu'il y a présentation et entretien, la soutenance est, dans les sciences formelles et naturelles, relativement courte (moins d'une heure). Dans les lettres et sciences humaines la soutenance est plus longue car il faut compter une demi-heure de temps de parole pour le rapport de chaque membre du jury ainsi que pour le candidat.
La soutenance n'est pas un examen : le directeur de thèse autorise au préalable le dépôt du mémoire et la soutenance et ne le fait que si la thèse est « mûre ». L'autorisation de soutenance donne la quasi-certitude que le titre de docteur sera délivré. Il s'agit plutôt d'une reconnaissance de la valeur du travail effectué et d'une intronisation (reconnaissance de la valeur du jeune chercheur par ses pairs). Il arrive exceptionnellement que le titre de docteur soit refusé à l'issue de la soutenance.
Le domaine de la recherche étant un domaine d'innovation, le sujet n'a bien souvent pas ou peu été étudié auparavant : les travaux peuvent ne pas aboutir sur des résultats « positifs » ou pratiques. L'important est normalement que le doctorant ait mené une démarche de chercheur et qu'il ait fait progresser les connaissances et la réflexion sur le sujet.
Le doctorant est toujours un étudiant, inscrit dans un établissement habilité à délivrer le diplôme de Doctorat. Dans le cadre de cette inscription, son statut peut être celui d'un boursier rémunéré, de salarié, ou celui de simple étudiant non rémunéré.
Lorsqu'il est boursier, salarié d'un laboratoire ou d'une entreprise pour réaliser exclusivement des travaux de recherche relatifs à sa thèse, le doctorant est donc un étudiant rémunéré.
Dans certains cas, cette rémunération peut n'être que pour partie consacrée à une activité de chercheur: dans les sciences dures, par exemple, il est fréquent qu'un doctorant salarié ait à réaliser une partie de ses activités dans le domaine de l'ingénierie ou de suivi de projet. C'est par exemple le cas avec des projets financés par l'Agence nationale de la recherche ou la DGA en France, les Programmes Cadres FP en Europe ou encore Darpa aux États-Unis.
En sciences humaines et sociales, en droit, il est très fréquent que le doctorant ne bénéficie d'aucune rémunération. Il est dans ce cas un simple étudiant, ayant une activité professionnelle principale.