Pada  tahun 2002 berdasarkan SK. Dirjen DIKTI No. 913/D/T/2002 dibuka Program Doktor Studi Doktor Ilmu Kimia pada Sekolah Pascasarjana USU. Mulai tahun 2009 administrasi pengelolaan Program Studi Kimia USU dialihkan Sekolah Pascasarjana ke Fakultas MIPA, Bersamaan dengan semua Program Studi Magister (S2) dan Doktor S3 dilingkungan USU yang MONO-disiplin untuk dikelola di Fakultas terkait masing-masing. Sedangkan Program StudiMagister ( S2) dan (S3) yang multi-disiplin tetap dikelola Sekolah ascasarjana USU. Demi efisiensi, sejak semula pembentukannya Program Magister (S2) dan Program Doktor (S3) Ilmu Kimia dikelola bersamaan ditingkat program studi. Sejak Mulai penerimaan mahasiswa pada tahun akademik 2003-2004 sampai sekarang Program studi Doktor Ilmu Kimia USU telah meluluskan sebanyak 50 orang Doktor. Demikian Program Studi Doktor (S3) Ilmu Kimia USU sudah di Akreditasi oleh BAN PT Kemendiknas RI dengan akreditasi B pada tahun 2013.

Program Studi S3 Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara memiliki visi yaitu menjadi Program Studi S3 Kimia yang memiliki keunggulan dalam bida akademik, riset dan pelayanan dalam transformasi kimia berbasis sumber daya alam daerah yang terbaru sesuai bidang unggulan : material, natural resources dan agroindustri untuk memperoleh pengakuan dunia global pada tahun 2020. Visuitersebut konsisten dengabn visi Fakultas dan Universitas. Untuk mewujudkan visi tersebut maka program S3 Kimia memiliki misi yaitu :