Im OncoRay arbeiten Mediziner, Naturwissenschaftler und Ingenieure an ihren Doktorarbeiten. Neben der Arbeit an ihren Forschungsprojekten erhalten sie in einem interdisziplinären Doktorandenprogramm eine vertiefende Aus- und Weiterbildung. Diese umfasst Kurse und Seminare aus dem Themenbereich der Strahlenforschung in der Onkologie sowie eine strukturierte Anleitung zu Methoden des wissenschaftlichen Arbeitens nach “good scientific practice“-Kriterien. Teil des OncoRay-Doktorandenprogramms ist zudem eine intensive fachliche Betreuung durch Mentoren. Im Rahmen ihrer Dissertation können die Doktoranden auf eine hochmoderne technologische Ausstattung zurückgreifen und mit ausgewiesenen Experten auf ihrem Gebiet zusammenarbeiten.
Das von OncoRay getragene PhD-Programm entspricht internationalen Standards. Es steht jungen Wissenschaftlern aller am OncoRay beteiligten Arbeitsgruppen ebenso offen wie jungen Gastwissenschaftlern. Das Programm ist zudem integraler Bestandteil des Else-Kröner-Promotionskollegs der TU Dresden für Doktoranden der Medizin.