Đại học Thái Nguyên tập trung phát triển đào tạo sau đại học theo hướng giữ vững và nâng cao chất lượng, thông qua việc đổi mới chương trình, nội dung và phương pháp đào tạo, tiếp cận với chuẩn mực của khu vực và thế giới, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội về đội ngũ giảng viên, cán bộ khoa học có trình độ cao.

           Đại học Thái Nguyên hiện có 47 chuyên ngành thạc sĩ với 48 chương trình đào tạo, 30 chuyên ngành tiến sĩ (trong đó 12 chuyên ngành đào tạo theo Đề án 911 của Chính phủ - đào tạo 20.000 tiến sĩ từ nay đến năm 2020) thuộc nhiều lĩnh vực khoa học: tự nhiên, xã hội, nhân văn, nông, lâm nghiệp, kinh tế, quản trị quản lí, y học, kỹ thuật và công nghệ... ở 07 cơ sở giáo dục đại học thành viên. Quy mô đào tạo đạt 4450 người, trong  đó có 290 nghiên cứu sinh, 3500 học viên thạc sĩ, 640 học viên bác sĩ chuyên khoa cấp I, cấp II và hàng chục học viên bác sĩ nội trú. Bên cạnh đó, từ năm 1997 đến nay, được phép của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Đại học Thái Nguyên còn phối hợp với Viện Toán học, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và trước đây với cả Viện Khoa học Kỹ thuật nông nghiệp Việt nam đào tạo và cấp bằng cho hàng nghìn thạc sĩ các ngành Toán học, Sinh học, Nông nghiệp.

          Liên kết quốc tế đào tạo sau đại học cũng được triển khai từ năm 2007. Hiện Đại học Thái Nguyên đang liên kết đào tạo 03 chuyên ngành tiến sĩ, 06 chuyên ngành thạc sĩ với 13 trường đại học thuộc các quốc gia: Mỹ, Anh, Úc, Trung Quốc, Hàn Quốc, Philippine, Đài Loan, Pháp. Những chương trình đào tạo này đã và đang được Bộ Giáo dục và Đào tạo thực hiện thủ tục công nhận văn bằng tương đương. Đến nay đã có hàng trăm người đạt tốt nghiệp ra trường đạt học vị tiến sĩ và thạc sĩ do đối tác nước ngoài cấp bằng.

          Đại học Thái Nguyên đã xây dựng được một đội ngũ cán bộ khoa học tham gia đào tạo sau đại học khá mạnh, liên tục được đào tạo, cập nhật nâng cao trình độ quản lý, chuyên môn, nghiệp vụ và tiếng Anh. Đội ngũ này lại được bổ sung mỗi năm từ 40 - 45 tiến sĩ, trong đó mỗi năm có từ 10-15 người được công nhận đạt tiêu chuẩn chức danh giáo sư, phó giáo sư. Hiện tại, toàn Đại học có 08 giáo sư, 102 phó giáo sư, 454 tiến sĩ.

           Đại học Thái Nguyên xác định trong quá trình đào tạo thì chương trình đào tạo đóng vai trò rất quan trọng góp phần nâng cao chất lượng đào tạo. Do đó, Đại học Thái Nguyên định kì và thường xuyên cải tiến chương trình, đổi mới nội dung giảng dạy ở hai cấp đại học và sau đại học phù hợp với yêu cầu chuyển đổi của nền kinh tế, tạo nên sự thống nhất trong hệ thống đào tạo từ cấp đại học đến sau đại học, xây dựng chuẩn đầu ra đáp ứng nhu cầu xã hội đối với từng ngành, từng trình độ đào tạo.  Ngoài ra, Đại học Thái Nguyên còn chủ động tìm hiểu, ký kết hợp tác nghiên cứu khoa học, trao đổi học thuật, đào tạo, xây dựng và nhập khẩu, cải tiến hoặc áp dụng một phần đối với nhiều chương trình tiến tiến của nhiều trường đại học danh tiếng trong khu vực và trên thế giới.

          Thời gian tới, Đại học Thái Nguyên tiếp tục xây dựng, phát triển và khẳng định vững chắc vị thế của một Đại học vùng đa ngành, đa cấp, giữ vững đồng thời từng bước nâng cao chất lượng đào tạo một cách bền vững, đảm bảo hoàn thành tốt nhiệm vụ chính trị được Đảng và Nhà nước giao cho.