במסלול הייחודי משולבות שלוש שנות מחקר רצופות לאחר השנה השלישית ללימודי הרפואה. בשנה הראשונה למסלול משלימים הסטודנטיות והסטודנטים את לימודי המוסמך במקביל לתחילת עבודת המחקר במעבדה. הלימודים כוללים 21 נקודות זכות של קורסים מתקדמים וסבב מעבדה מעמיק, כאשר נדרש ממוצע ציונים של 90 ומעלה בקורסים. עד אמצע אוגוסט בתום השנה הראשונה, מגישים הסטודנטיות והסטודנטים בקשה למעבר לדוקטוראט ( במסגרת מסלול ישיר ).
עם המעבר לדוקטוראט, ממשיכים הסטודנטיות והסטודנטים בעבודת המחקר במשך שנתיים נוספות, בהן הם מקדישים את מלוא זמנם למחקר. במהלך תקופה זו ישלימו 12 נ"ז ועליהם לעבור לשלב ב' של הדוקטורט, לא יאוחר מסיום שנת המחקר השנייה. ועדה מלווה נפגשת עם התלמידים לפחות פעם בשנה כדי לעקוב אחר התקדמותם ולתמוך בהצלחתם.
לאחר שלוש שנות המחקר, חוזרים הסטודנטיות והסטודנטים ללימודים הקליניים ברפואה, תוך המשך משמעותי של עבודת המחקר במעבדה. הפקולטה מסייעת בשיבוץ במחלקות בקמפוס עין כרם כדי לאפשר גישה נוחה למעבדות המחקר. על עבודת הדוקטורט להיות מוגשת לא יאוחר מסיום שנת הלימודים הקלינית האחרונה, והשלמתה מהווה תנאי לקבלת תואר ה-MD ותחילת הסטאז'.
