המחלקה לפיזיקה בטכניון מציעה שני מסלולים לתארים מתקדמים:

סטודנטים הלומדים לקראת תואר MSc (מאסטר) מחוייבים להשלים סדרה של קורסי חובה ולבצע מחקר מקורי ששיאו עבודת גמר בכתב. שני הסמסטרים הראשונים  מוקדשים בדרך כלל להשלמת הקורסים, למציאת מנחה למחקר ולתכנון עבודת הגמר. השנה השנייה מוקדשת למחקר, בהנחיית חוקר מהפקולטה.
עם הסכמת המנחה ובאישור הוועדה ללימודים מתקדמים, סטודנט מצטיין יכול, במקרים מסוימים, לעקוף את הדרישה של עבודת גמר מאסטר ולהמשיך ישירות ללימודי הדוקטורט שלו או שלה.

לאחר השלמה מוצלחת של תואר MSc, סטודנט רשאי לבקש להתקבל לתכנית לתואר שלישי (דוקטורט).
זוהי תוכנית אינטנסיבית שבה הסטודנט מבצע ומפרסם מחקרים מדעיים מקוריים בקבוצת המחקר של המנחה שבחר, ומתנסה כחוקר יצירתי ועצמאי. במהלך התוכנית, מפתחים הדוקטורנטים  מומחיות בתחום שבחרו. הם מקבלים כלים וידע מתקדמים להתפתחותם כחוקרים עצמאיים. כמות קטנה של השלמת קורסים נוספת נדרשת בדרך כלל לקבלת תואר דוקטורט, כמו גם הגשת תזה בכתב.

תנאי הקבלה
בנוסף לתנאי הקבלה של בית הספר ללימודי מוסמכים, יתקבל הסטודנט על סמך חוות דעת של ועדת לימודי מוסמכים, שתתבסס על שקלול של ציונים במקצועות הפיזיקה והמתמטיקה (לפחות 80), ועל ראיון אישי.
קו מנחה לציונים: ממוצע 80 לפחות בקורסי מתמטיקה ופיסיקה.

דרישות הלימוד
מגיסטר
בוגרי תואר ראשון תלת-שנתי בפיזיקה יחויבו ב-30 נקודות לימוד. בוגרי תכניות לימוד אחרות (כמו תכנית "פסגות" או תכנית ארבע שנתית) יחויבו בנקודות לימוד בהתאם לרקע האקדמי שלהם.
לסטודנטים מצטיינים במיוחד לתואר מגיסטר קיימת אפשרות לעבור למסלול הישיר לדוקטורט, בהתאם לתקנות בית הספר ללימודי מוסמכים והחלטות הפקולטה.

לימודים לתואר דוקטור
מועמדים שיתקבלו ללימודים לקראת תואר דוקטור חייבים ב-8 נקודות לימוד, במציאת מנחה ובבחינת מועמדות על נושא המחקר.