לימודים מתקדמים במכון ויצמן למדע מתנהלים באמצעות מדרשת פיינברג. המדרשה מעניקה תארי מוסמך במדעים (MSc) ודוקטור (PhD) בחמישה תחומי מחקר: פיסיקה; הכימיה; מדעי החיים; מתמטיקה ומדעי המחשב; ובחינוך מדעי. כמו כן, היא מעניקה תארי מוסמך במדעים (MSc) במסלול לא-מחקרי (ללא תזה) בחינוך מדעי באמצעות תכנית רוטשילד-ויצמן. בוגרי המדרשה ממשיכים למשרות בכירות באקדמיה ובתעשייה.
כל הסטודנטים במדרשה מעורבים באופן פעיל במחקר ועובדים שכם אל שכם עם חברי הסגל המדעי ועמיתי בתר-דוקטורט של המכון. כל הסטודנטים מקבלים מלגת לימודים מלאה ומימון הוצאות מחיה על מנת שיוכלו להקדיש את כל זמנם למחקר ולימוד.
מדרשת פיינברג מורכבת מחמישה בתי-ספר למחקר
- בית ספר למחקר במדעי הפיסיקה על שם אנדרה דלורו
- בית ספר למחקר במדעי הכימיה על שם סולו דואק ומאוריציו דואק
- בית ספר למחקר במדעי הביולוגיה על שם אקארד
- בית ספר למחקר במדעי הביוכימיה על שם לורי לוקיי
- בית ספר למחקר במתמטיקה ובמדעי המחשב על שם מורוס
