O segundo ano letivo foi planeado para os estudantes se especializarem numa das diversas áreas previstas, treinando-os para desenvolver projetos e adquirir competências técnicas, recorrendo a formação avançada prática (hands-on), tendo contacto direto com metodologias e instrumentação moderna de topo em ambiente laboratorial. Para alcançar este objetivo, os estudantes realizarão a “Dissertação” numa área inteiramente à sua escolha, num total de 57 ECTS, nos laboratórios da FCUL ou, alternativamente fora, num laboratório de instituições ou empresas, nacionais ou internacionais (ao abrigo do programa Erasmus+). No 1º semestre do segundo ano letivo, os estudantes terão de apresentar o “Seminário de Investigação” (3 ECTS), visando estruturar e planear o tópico avançado que se propõem desenvolver durante a dissertação. A tabela abaixo resume as UCs previstas nos dois semestres do segundo ano letivo do 2º Ciclo de Estudos em Química:
| Semestre | Unidades Curriculares | Modoa | ECTS |
| 1º | Seminário de Investigação | T | 3 |
| Dissertação | T/PL | 27 | |
| 2º | Dissertação | T/PL | 30 |
| a T: Teórica, TP: Teórico-prática, PL: Práticas de Laboratório |