加州理工大学的研究生院分为1.生物与生物工程学院，2.化学化学工程学院，3.工程与应用科学学院，4.地质与行星科学院，5.人文与社会科学院，6.物理，数学和天文学学院等六个学院。
该研究所的研究生进一步分为几个研究生选择，由这些教授的监督，其兴趣和研究与期权领域密切相关。进入研究生可以进入特定程度的以下专业之一。 几乎所有的选择都提供哲学博士学位(PhD)，并且有几个选择将允许学生到终端硕士(MS)。 在所有其他选择中，硕士学位仅在特殊情况下颁发。详情请查看学院网站和/或学院目录以获得所提供的学位。
生物与生物工程学院
生物工程
加州理工学院的生物工程选择是为那些对构成生物工程新跨学科科学核心科目感兴趣的学生而设计的。这些科学分支为现代技术的发展奠定了基础。 学生可选择生物学，化学，物理，工程和应用数学作为选修科目，并在工程与应用科学，生物与生物工程或化学与化学工程部门内选择论文顾问。
生物学
生物学研究生在物理，化学，数学或心理学以及生物学及其各个分支机构中拥有非常多样化的本科准备专业。研究生课程的目的是为每个学生提供个别深度的经验和能力，选择一个特定的专业;对整个生物学的本质和逻辑的看法;在基础科学方面有足够的实力，在正式培训完成后能够继续进行自我教育，从而保持领先地位;以及通过漫长的职业生涯有效地服务他或她的领域的动力。根据这些目标，生物学研究生课程包括以下部分：(a)主要课程，为学生提供早期激烈的原始研究经验，在自主选择的生物学课程中，辅以高级课程这个课题的工作和自主学习;和(b)课程计划，旨在提供全面和综合的生物学培训和相应的基础科学，这些培训根据特殊的兴趣和需要进行调整。每个学生将在与学生咨询委员会的会议中推荐一个单独的课程。
神经生物学
理解大脑仍然是科学的重大智力挑战之一，它需要整合来自许多学科的方法。加州大学神经科学研究范围广泛：从受体的分子功能; 通过信号细胞器像突触; 单神经元的结构和功能; 神经细胞电路的组装和功能; 以及大脑系统在控制行为，感知，记忆，认知和情感中的集体功能。几个实验室正在将基础科学发现应用于脑部疾病的动物模型，这些翻译方法正在开辟新的治疗途径。 最后，加州理工学院传统的工程实力激发了脑科学新工具的开发：从光学技术到新的基因工程的扭曲，到新的多电极器件，到计算模型和理论。
化学化工学院
生物化学与分子生物物理学
BMB的课程旨在为蛋白质生物化学，结构生物学和分子遗传学提供广泛的背景，除了在博士学位选择的适当深度的知识外。论文研究。
化学工程
研究生课程的总体目标还是努力发展每个学生的自力更生，创造力，职业道德，以及对化学工程社会影响的认识以及持续智力成长的重要性。
化学
化学研究生课程强调研究。这一重点反映了研究所在化学研究方面的传统领导地位以及化学与化学工程系从成立之初就深入人心的信念：参与原创性研究是唤醒，发展和指导创造力的最佳途径。新毕业生到达实验室后不久，他或她就参加了一系列导向研讨会，介绍学生对员工的积极研究兴趣。然后，学生们会详细介绍几位领域吸引他们的工作人员，最终解决了一个有兴趣的研究问题的大纲，并在第一年初就开始研究。学生可以选择跨越传统上分开的化学领域的研究，因为在这个比较紧凑的分裂中，他们被鼓励去科学好奇心推动他们。涉及多名顾问的论文并不少见，生物学，物理学，地质学，化学工程学，环境科学与工程科学等跨学科课程是开放和鼓励的。研讨会的广泛课程将使学生能够听取和讨论化学物理，有机化学，无机化学和电化学，有机金属化学，生物化学和分子生物物理学方面的显着工作。研究生也被鼓励参加其他部门的研讨会。
工程与应用科学学院
航空学
在航空学士学位期间，学生可以在以下领域进行重大学习：流体物理学，计算流体力学，技术流体力学，材料力学，断裂力学，计算固体力学，航空学工程和推进。
应用与计算数学
“这个程序旨在让学生在基础计算和应用数学方面进行彻底的培训，并在具体应用领域发展自己的研究能力，其应用领域包括流体力学，材料科学和数学生物学等领域，以及图像处理等工程应用，进入学生应具有数学，物理或工程学的背景。
应用力学
应用力学系近五十年前成立，专注于固体力学与动力学领域的研究与教育。目前的研究主要集中在动态领域，涉及结构振动和机械振动，对地震的结构响应，包括系统识别和结构响应控制等方面的研究，以及非线性动力系统行为的基础研究。
应用物理学
Caltech的应用物理学建立在量子力学物理学，电磁理论，力学和高级数学的基础之上。加州理工学院的规模相对较小，而且在纯科学和工程学方面的雄厚实力使得有可能让一个对现代物理学技术应用感兴趣的教师，而不会失去与“纯科目”的紧密互动。
土木工程
目前，该部门主要集中在地震工程，这是加州理工学院研究人员自20世纪20年代以来一直是重要贡献者的领域。目前正在进行地震预警，地震近源运动特征，土体结构相互作用，民用结构非线性有限元分析，结构健康监测和地震损失估计等领域的研究。
计算与神经系统
结合计算和神经系统的研究生学习的综合方法由生物与生物工程系，工程与应用科学系和人文社会科学系联合组织。该课程旨在促进对实验和理论分子，细胞，神经和系统生物学的相关和相关方面的广泛了解;计算设备;信息理论;紧急或集体制;造型;和复杂系统;结合论文研究的特定领域的适当的知识深度。
计算机科学
本部门的研究重点在于数学深度，理论与实现的整合以及计算机系统的广泛视角。鼓励学生根据自己的具体需求定制课程和研究课程。研究重点是算法;通信协议，并发计算和网络;图形和人机交互;新颖的计算底物，包括量子力学计算机和分子计算机; VLSI，特别强调异步和模拟VLSI;高度信心的系统，包括容错，程序验证和安全性;信息理论;学习理论计算复杂度计算机视觉;和大规模科学计算。加州理工学院新的信息科学和技术中心(IST)促进校园各部门的多学科合作。研究生项目经常涉及与物理，生物，控制和动力系统以及社会科学等其他学科的联系。学生从加州理工学院入学一开始就加入研究小组，因此申请人在申请时有明确的兴趣领域是可取的。
计算与数学科学
CMS是拥有科学与工程热情的优秀学生和研究人员所在，也是调查计算和信息中最具挑战性，根本性问题的驱动力。 CMS计划是一个独特的新计划，为学生提供了关于优化，算法，学习，统计和网络的跨学科观点。
控制和动力系统
控制和动力系统(CDS)的选择对具有工程，数学或科学本科学位的学生开放。每个申请人的资格将单独考虑，并且在入学后，学生将安排他或她的课程与教师的成员协商。在某些情况下，学生可能需要弥补工程科学课程的本科缺陷。 CDS专业强调现代动力系统和控制理论的跨学科性质。课程旨在促进动力系统理论和控制中数学和实验技术的广泛知识。除了参加CDS课程，学生必须选择一个重点领域。
电气工程
加州理工学院的EE强调电子和系统的基础知识，以及承认该领域的多学科性质。与计算与神经系统，应用物理，生物工程，计算机科学和控制与动力系统紧密结合，为学生提供理论与实验的学习与研究机会，包括无线系统，量子电子学，现代光学，激光和导波，固体材料和器件，生物光学和生物电子学，电力和能源系统，控制理论，学习系统，计算金融，信号处理，数据压缩，通信，并行和分布式计算，容错计算和计算视觉。主要在摩尔实验室进行的大量实验室设施与这些研究领域相关。
材料科学
学生可以进入物理，化学，工程或材料科学本科预科材料科学研究生课程。
机械工业
该计划结合了具体选择的专业专业的经验和能力的个人深度，以及基础和工程科学的强大背景，具有实验室和设计经验。努力发展专业的独立性，创造力，领导力和持续的专业和智力成长能力，研究生课程旨在为学生提供主要领域的深厚的能力和经验，充分发挥基础科学实力，使他们在正式培训完成后继续进行自我教育，通过漫长而富有成效的职业生涯，动员和培训，使他们处于领先地位。鼓励学生在分工内外的跨学科领域开展工作，并获得教学经验。
医学工程
加州理工学院的医学工程专注于医学/生物科学和工程原理的应用，用于设计，分析和实施用于翻译医学的诊断，治疗和监测设备和系统。
太空工程
将GALCIT与其他设备分开是我们在流体，固体，材料，生物力学，推进和燃烧方面无与伦比的实验设施; 我们特殊的教师 我们严谨的研究生培训; 并强调基础知识。 我们还与工业和政府实验室保持密切联系。 GALCIT，他们的同事和学生的教授进行了广泛的研究。 GALCIT教师与整个部门，研究所和喷气推进实验室(JPL)的同事保持着密切的联系。 我们的教师与机械与土木工程，应用物理与材料科学，计算与数学科学，生物工程，地质与行星科学以及JPL的同事合作。 生物流体力学研究由加州理工大学的GALCIT教授和同事进行。
地质与行星科学院
环境科学与工程
天然和人类引起的地球环境变化带来的跨学科问题是当今科学家和工程师面临的最有趣，最困难和最重要的问题。环境科学和工程选择是生物学家，化学家，地球科学家，工程师和物理学家研究的一个分工计划，以调查大气，水圈，生物圈和岩石圈的功能和相互作用。
地球生物学
地质与行星科学系的研究生进入天文学，生物学，化学，数学和物理学以及地球化学，地质学和地球物理学的本科生专业。该部门的研究生学习和研究同样多样化，研究生课程旨在为学生提供主要领域的能力和经验，在基础科学方面具有足够的实力，使他们能够在正式培训后继续自我教育已经完成了，并通过漫长而富有成效的职业生涯的动力和培训使他们处于领先地位。鼓励学生在分工内外的跨学科领域开展工作，并获得教学经验。
地球化学
见上述说明
地质学
见上述说明
地球物理
见上述说明
行星科学
见上述说明
人文与社会科学院
行为与社会神经科学
其特点是在神经科学，心理学，经济学和政治学领域的跨学科研究。该计划旨在培养学生在自然科学与社会科学交叉点进行跨学科工作，人文社团参与这一领域的研究和培训。
社会科学
二十年来，越来越多的国家面临的最严重的问题，既有经济又有政治因素，然而，研究生教育仍然在很大程度上是划分的，大多数课程生产的学生虽然受过良好的经济学或政治学培训，但没有接受过培训。加州理工学院社会科学课程旨在研究具有理论视角，量化技术，经济学和政治科学实验方法的学者，也被引入量化历史，法律，人类学和心理学。除了为学生在基础学科提供坚实的基础之外，该计划还有一个重要的政策部分，将制度设计引入到政策研究中，而不是在其他机构完成。
物理，数学和天文学学院
天体物理学
现代天文学 - 肯定是在加州理工学院实践的 - 基本上是天体物理学。为了理解管理宇宙，其成分和演化的物理过程，天文学使用物理学的设备和方法来收集和解释数据。在下文中，我们可以互换使用术语天文学和天体物理学。加州理工大学毕业生天体物理学课程的主要目的是为天文物理研究中的创造性和富有成效的职业生涯做准备。天体物理学课程强调研究生的自主研究，他们可以自由地在几乎任何天体物理学领域进行学习。有机会利用加州理工学院拥有和经营的许多观测设施。
数学
研究生课程的主要目的是培养学生进行数学原始研究的能力。通过与教师顾问的直接联系来促进独立和批判性思维，帮助学生计划通过博士学习的学习计划。在数学上留学生由博士生导师通知。方案，他们协助他们选择适当的课程，取决于他们以前的研究。
物理
该课程为学生提供科学研究或研究与教学相结合的职业生涯，因此其最重要的部分是自主研究。提供了广泛的基础物理和专业物理研究课题的课程。 这些都旨在帮助一名初级研究生准备研究，并扩大高级学生的物理知识。 加州理工学院的研究机会包括基本粒子物理学，核物理学，宇宙射线，伽马射线和X射线天文学，亚毫米级计算机，缩合物理学，原子/分子/光学物理学，量子光学，应用物理学，引力物理学， 宇宙学，天体物理学，数学物理学，生物物理学和理论物理学。