Doktoriõpe avati Eesti Muusikaakadeemias 1996. aastal. Varasemalt, 1960–1980. aastatel oli tavaks, et Tallinna konservatooriumi parimad lõpetajad jätkasid õpinguid Moskva ja Leningradi konservatooriumide juures aspirantuuris või assistentuur-stažuuris. Esimene väitekiri kaitsti EMTAs 2004. aastal. Esialgu võeti doktoriõppesse ainult muusikateadlasi, kelle doktoritöö nõuded on samad, mis teistel teaduserialadel (väitekiri või artiklite seeria). 2000. aastal avati ka loominguline suund heliloojatele ja interpreetidele, 2006. aastal lisandus loomingulise doktoriõppe võimalus teatrikunsti erialal. 2015. aastal asutati EMTA doktoriõppe ühtsemaks arendamiseks ja koordineerimiseks doktoriõppe keskus, mis ühendab kõigi immatrikuleeritud doktorantide teaduslikke ja loomingulisi juhendajaid. Doktoriõppe keskuse juurde kuuluvad doktorinõukogu ja õppekava nõukogu. Doktorinõukogu atesteerib doktorante ja otsustab doktoritööde kaitsmise üle. Õppekava nõukogu on nõuandev organ, mis toetab akadeemia doktoriõppekavade arendamist.
Doktoriõppes on avatud üks õppekava: muusika ja teatrikunst. Õppekaval on kaks suunda:
1. muusikateaduslik suund
2. loovuurimuslik suund muusika või teatri valdkonnas
Muusikateadus hõlmab nii muusikaajalugu, muusikateooriat, muusikapsühholoogiat kui ka etnomusikoloogiat. Muusika ja teatrikunsti suunal õpivad interpreedid, heliloojad, näitlejad, lavastajad, dramaturgid jt, kelle loomingulis-uurimuslikud doktoriprojektid annavad olulise panuse loovuurimuse (artistic research) arendamisse.
Loovuurimuse vallas on EMTA olnud Eestis teerajajaks, avades 2000. aastal vastava suuna doktoriõppes, samuti toetab akadeemia õppejõudude loovuurimuslikku tegevust. Oluline tähis loovuurimuse edasiarendamisel on EMTA, Eesti Kunstiakadeemia ja Tallinna Ülikooli Balti filmi, meedia ja kunstide instituudi töögrupi koostatud Eesti loovuurimuse raamlepe, mille allkirjastasid kolme ülikooli rektorid 9. juunil 2021 Eesti Kunstiakadeemias.
2023. aasta septembris õppis EMTAs 30 doktoranti, nende hulgas 9 välismaalast. Kaitstud on 65 doktoritööd, neist kümme muusikateaduses.