Аспірантура і докторантура є основними формами підготовки здобувачів вищої освіти ступеня доктора філософії та доктора наук. Аспірантура в ТНТУ відкрита з 1991 р. Підготовка ведеться на 17 кафедрах за 16 спеціальностями. На кафедрі ведеться підготовка аспірантів за наступними спеціальностями:
- 13 — Механічна інженерія
- 131 — Прикладна механіка
- спеціалізація «Технологія машинобудування»
- спеціалізація «Механіка верстатно-інструментальних систем»
- спеціалізація «Механіка деформівного твердого тіла»
- 133 — Галузеве машинобудування
- спеціалізація «Піднімально-транспортні машини»
- спеціалізація «Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва»
- спеціалізація «Процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв»
