Pascasarjana Universitas Negeri Surabaya yang dimulai sejak tahun akademik 1981/1982, memperoleh izin dari Direktur Jenderal Pendidikan Tinggi untuk menyelenggarakan Program Studi Doktor di bidang Pendidikan Sains pada tahun 2010 dengan pelaksanaan kegiatan operasional sesuai dengan SK Mendikbud RI Nomor 136/D/O/2010.

Program Studi Doktor di bidang Pendidikan Sains yang disebut Program Studi S3 Pendidikan Sains Universitas Negeri Surabaya terakreditasi pertama kali dengan nilai B berdasarkan SK BAN-PT No. 802/SK/BAN-PT/Akred/D/VIII/2015 tertanggal 7 Agustus 2015 yang berlaku sampai 7 Agustus 2020.  

Pada tahun 2020 Program studi S3 Pendidikan Sains Universitas Negeri Surabaya mengajukan reakreditasi dan memperoleh status peringkat “Baik Sekali” berdasarkan SK BAN-PT No. 10630/SK/BAN-PT/Akred/D/IX/2021 tertanggal 7 September 2021 yang berlaku sampai 7 September 2026.

Kegiatan akademik Program studi S3 Pendidikan Sains Universitas Negeri Surabaya dilaksanakan di gedung Continuing Program Development (CPD)/gedung Pascasarjana Unesa Kampus Lidah Wetan Surabaya.

Profil Lulusan dari Program Studi S3 Pendidikan Sains Universitas Negeri Surabaya ada 3, yakni:  (1) Pendidik, (2) Pengelola riset, dan (3) Peneliti bidang Pendidikan Sains.