Noyce forsøkte så å bli flyger, men hadde for dårlig fargesyn, og fulgte i stedet en anbefaling om å ta en doktorgrad ved MIT. Noyce hadde ikke egentlig råd til å gå på MIT, men han klarte å imponere nok til å få forskningsstipend. I 1953 leverte han sin avhandling om transistorer, som da var ny teknologi.