El Departamento de Ingeniería Matemática (DIM) imparte el Programa de Doctorado en Ciencias Aplicadas con mención en Ingeniería Matemática desde el mes de Marzo de 1995. Este doctorado, concebido originalmente como un Programa interdisciplinario, reúne a todos los académicos activos en investigación del DIM. A su vez, el Centro de Investigación en Ingeniería Matemática (CI²MA), creado en 2009, alberga al Programa ofreciendo espacios de oficinas y salas de seminario a los estudiantes. El Programa ha sido acreditado por un período de 7 años por la Comisión Nacional de Acreditación (CNA-Chile). La mayoría de los graduados están insertos como académicos en universidades chilenas o extranjeras. El Programa tiene dos líneas de investigación (Análisis Numérico de Ecuaciones Diferenciales Parciales y Optimización, Matemáticas Discretas y Análisis Estocástico).
El objetivo central es propiciar el enfoque y tratamiento matemático de problemas planteados en la industria y en las Ciencias de la Ingeniería, en que confluyan matemáticos e ingenieros de diversas disciplinas, de manera que este programa constituya un foco de desarrollo de la investigación aplicada con fuerte base matemática y computacional.