Mokslo doktorantūros paskirtis – rengti mokslininkus, gebančius savarankiškai atlikti mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros darbus ir spręsti mokslo problemas.
Antano Gustaičio aviacijos institute tyrimai atliekami technologijos mokslų srities dviejose mokslo kryptyse - transporto inžinerijos (03T) ir mechanikos inžinerijos (09T).
Potencialūs mokslininkai, norėdami studijuoti doktorantūros studijose, dalyvauja konkurse. Konkursas skelbiamas į konkrečią doktorantūros vietą, t.y. pretendentas aplikuoja į galimybę tyrinėti konkrečią temą vadovaujant konkrečiam vadovui. Pretendentas, norėdamas pasiūlyti savo temą turi kartu su darbo vadovu teikti paraišką doktorantūros tematikų konkursui. Doktorantūros studijas ir priėmimą organizuoja doktorantūros skyrius.