לימודי תואר שני במדעי המחשב מיועדים לבעלי תואר ראשון במדעי המחשב או בתחומים חופפים, ולעוסקים בעולם המחשבים בנושאים כגון מערכות מידע, תוכנה, חומרה, הייטק וכו'. מטרתו של התואר הוא להעמיק את הידע שצבר הסטודנט בלימודי התואר הראשון ובזמן עבודתו בתחום, ולהרחיב את הידע שלו באמצעות לימוד נושאים מתקדמים.

יש לציין כי בחלק ממוסדות הלימוד יתקבלו ללימודי תואר שני במדעי המחשב אך ורק מועמדים בעלי תואר ראשון במחשבים, בעוד במקומות אחרים ניתן יהיה להתקבל עם תואר ראשון במתמטיקה, הנדסת מחשבים, מערכות מידע ועוד, לכן חשוב לשים לב לתנאי הקבלה הייחודיים של כל מוסד לימודים. לימודי תואר שני במדעי המחשב יכולים להתקיים במסלול לימודים מחקרי הדורש הגשת עבודת תזה, או לחילופין במסלול מקצועי (ללא תזה) הדורש הגשת פרויקט גמר שאינו מחקרי. לבוגרי שני המסלולים יוענק תואר שני - מוסמך במדעי המחשב. 

הצורך בלימודי תואר שני במדעי המחשב נובע מההשתכללות של מערכות התוכנה המודרניות, שאחזקתן והעבודה עמן היא אתגר גם למומחים ולמהנדסים. מוסדות הלימוד השונים הבינו את הצורך שיש לאנשים שעובדים בתחום בהכשרה מתקדמת ובתגובה בנו תוכניות הכשרה שמטרתן הענקת ידע וכלים נוספים בתחום מדעי המחשב.

פעמים רבות, בוגרי תואר ראשון במדעי המחשב שמעוניינים להתקדם לתפקיד בכיר, לקבל העלאה בשכר או להתקבל לתפקיד ניהולי נדרשים לעשות תואר שני במדעי המחשב. עם סיום התואר יזכו בוגריו ביתרון משמעותי על פני מועמדים אחרים למשרות ולתפקידים שונים.

לימודי תואר שני במדעי המחשב פונים לבוגרי תואר ראשון במדעי המחשב, אך לא רק, גם בוגרי תארים ראשונים בהנדסת מחשבים, הנדסת תוכנה, מתמטיקה ועוד, ימצאו עניין בתחום מרתק זה. הלימודים מתאימים לאלו המעוניינים להרחיב את הידע התיאורטי והמעשי שלהם ושואפים להעמיק את ידיעותיהם, להעשיר את מומחיותם, להתעדכן בהתפתחויות החדשות בעולם המחשבים ולקבל כלים ומיומנויות שיאפשרו להם לשמש כאנשי מקצוע מומחים ובעלי ידע רחב, שיוכלו להשתלב בתעשייה עתירת הידע, במעבדות, במכוני מחקר ובאקדמיה וכן להמשיך ללימודי דוקטורט בתחום. 

אלו אשר שואפים בהמשך הקריירה להשתלב בסגל ההוראה והמחקר האקדמי במוסדות להשכלה גבוהה יצטרכו להמשיך ללימודי דוקטורט לאחר סיומו של התואר השני, ולשם כך עליהם לסיים בהצלחה לימודי תואר מוסמך במסלול המחקרי הכולל הגשה של עבודת גמר מחקרית.

על מנת להגיש מועמדות לקבלה ללימודי תואר שני במדעי המחשב יש צורך בתואר ראשון במדעי המחשב או בתחום דומה, כגון: הנדסת מחשבים, הנדסת תוכנה ומתמטיקה ועוד. הממוצע הנדרש בציוני התואר הראשון משתנה מאוד בין מוסדות הלימוד השונים ומתחיל החל מממוצע 80 ומעלה בפקולטות מסוימות, 85 ומעלה בפקולטות אחרות ואף ישנן פקולטות המקבלות סטודנטים מצטיינים בלבד. לעתים, מועמדים נדרשים להציג מכתבי המלצה ולהשתתף בראיון בפני וועדת קבלה. מועמד שאינו בעל תואר ראשון במדעי המחשב ייתכן ויחויב בהשלמת קורסי ליבה בהתאם לדרישות החוג. כמו כן, חשוב לציין כי תנאי הקבלה משתנים מעת לעת ולכן מומלץ להתעדכן בתנאי הקבלה המדויקים מול מזכירות החוג.

לימודי תואר שני במדעי המחשב מתקיימים בשני אופנים: המסלול המחקרי אשר דורש הגשת עבודת גמר מחקרית בסופו (תזה) והמסלול המקצועי אשר דורש הגשת פרויקט גמר שאינו מחקרי או בחינה שאינה מחקרית. משך לימודי תואר שני במדעי המחשב אינם זהים בכל מוסדות הלימוד אך ניתן לומר בכלליות שלרוב המסלול המקצועי אורך כשנתיים, והמסלול המחקרי כשנתיים עד שלוש, הארכה ניתנת לשם השלמת התזה. 

חשוב לציין כי מרבית מוסדות הלימוד מציעים השתלבות במסלול הלימודים במתכונת של לימודי ערב ולימודים בימי שישי בוקר. אפשרות זו מהווה יתרון עבור המעוניינים לרכוש הכשרה זו אך אין ביכולתם לפנות את יומם לטובת הלימודים עקב התחייבויות קודמות כמו עבודה, לימודים או כל התחייבות אחרת. כך יוכלו ללמוד בשעות ובזמנים המתאימים להם ביותר.

לימודי תואר שני במדעי המחשב כוללים מחקר והתמחות בנושאים שונים, ביניהם: תורת הסיבוכיות של חישובים, אלגוריתמים סדרתיים, מבני נתונים, רשתות מיון וניתוב, תורת הצפינה (הצפנת מקורות, הצפנת ערוצים וקודים לתיקון שגיאות), גאומטריה חישובית, ביואינפורמטיקה, קריפטוגרפיה, מסדי נתונים, תכנון ובדיקת מעגלי VLSI, תכנון גאומטרי, עיבוד אינפורמציה קוונטית, תכנות מקבילי ומבוזר, מודלים של מערכות מחשבים והערכת ביצועיהם.

נושאי לימוד נוספים: מערכות תוכנה וחומרה, גרפיקה ממוחשבת, הנדסת תוכנה, אנליזה נומרית, אלגוריתמים מבוזרים, לוגיקה במדעי המחשב, אלגוריתמים דטרמיניסטיים, מפרטים פורמליים למערכות, סימולציה, רשתות תקשורת מחשבים, שפות תכנות, בינה מלאכותית, רובוטיקה, עיבוד תמונות דיגיטלי, ראיה ממוחשבת ועוד.

סטודנטים שסיימו בהצלחה את המסלול המחקרי יכולים להמשיך לעבר לימודי תואר שלישי. בסיום לימודי הדוקטורט יוכלו להשתלב הבוגרים בתחום המחקר וכן להצטרף לסגל האקדמי במוסדות להשכלה גבוהה.

כמו כן, לימודי התואר מעניקים בסיס ידע משמעותי המאפשר התפתחות לעיסוקים רבים בתפקידים מגוונים, כאשר במהלך הלימודים הסטודנטים מפתחים יכולות למידה וחשיבה אנליטית המאפשרות להם להתמודד עם בעיות שונות אל מול הטכנולוגיה המתקדמת. לבעלי תואר שני במדעי המחשב פתוחה האפשרות לעבוד בחברות היי-טק מהשורה הראשונה, ואף להקים חברות סטרט-אפ פרטיות. מקובלת חלוקה גסה בעבודות בתחום מדעי המחשב, בין פיתוח וחקר אלגוריתמי לבין תכנות וחומרה, כשלמשרות בפיתוח אלגוריתמים ישנה מוסכמה כי נדרשת תעודת מוסמך במדעי המחשב. בנוסף, בוגרים אשר ירצו להשתלב בתחום ההוראה במשרד החינוך כמורים למדעי המחשב ורכזי המקצוע, יוכלו לעשות זאת לאחר השלמת לימודי תעודת הוראה.

בוגרי המסלול המחקרי לתואר מוסמך אוניברסיטה במדעי המחשב יוכלו להמשיך ללימודי דוקטורט הכוללים מחקר תיאורטי ומעשי, לצד פרויקטים בתחומים מגוונים כגון: פיתוח אלגוריתמים, ניתוח ועיבוד מידע, יכולות למידה, רובוטיקה, שפות ויזואלית, קומבינטוריקה ועוד. על המועמדים לדוקטורט לעמוד בתנאי הפקולטה, להגיש הצעת מחקר לקראת בחינת המועמדות בפני ועדת בוחנים, וכן לעמוד בדרישות נוספות מטעם הפקולטות. חלק ממוסדות הלימוד דורשים גם מציאת מנחה והמצאת אישור מטעמו. מסיימי המסלול יוכלו להשתלב בסגל ההוראה במוסדות להשכלה גבוהה ולערוך מחקרים מובילים ופורצי דרך בתחומם. 

בנוסף, יוכלו בוגרי תואר שני במתמטיקה להשלים לימודי תעודת הוראה ולהשתלב בתחום ההוראה דרך משרד החינוך. במסגרת לימודי תעודת הוראה הבוגרים יוכשרו להעברת חומר הלימוד המבוקש לתלמידים תוך שימוש באסטרטגיות ומיומנויות הוראה שונות ומגוונות.