Les concours d'admission en troisième année permettent de construire sur un site de l'ENS de Cachan un cursus de quatre semestres dans la discipline déterminée par le nom du concours. Ce cursus conduit à l'obtention d'un master. Il inclut ou non le suivi des modules de préparation à l'agrégation.
 Les élèves sont recrutés par la voie d'un concours dans chacune des disciplines suivantes :
 - mathématiques ;
 - informatique ;
 - physique ;
 - génie des procédés physico-chimiques ;
 - chimie ;
 - biochimie, génie biologique ;
 - physique appliquée ;
 - génie électrique ;
 - mécanique ;
 - génie mécanique ;
 - génie civil ;
 - économie, gestion.
 Pour être autorisés à s'inscrire au concours, les candidats doivent pouvoir justifier, lors de l'admission à l'école, d'un diplôme ou titre permettant de se présenter au concours externe de l'agrégation : diplôme correspondant à l'obtention de 240 unités ECTS (European Credit Transfer System) en université, école d'ingénieurs figurant sur la liste des écoles habilitées à délivrer ce diplôme établie par la commission des titres d'ingénieur, ou école supérieure de commerce.
 Nul ne peut être autorisé à se présenter plus de deux fois aux épreuves des concours d'admission en troisième année à l'ENS de Cachan.
 Les professeurs agrégés de l'enseignement du second degré titulaires et stagiaires ne peuvent être autorisés à concourir.
 Des épreuves écrites d'admissibilité, présentées par les candidats retenus à l'issue de la première sélection sur dossier dite pré-admissibilité, sont organisées par l'ENS de Cachan dans un centre unique. Les épreuves pratiques et orales d'admission sont publiques et se déroulent à l'Ecole normale supérieure de Cachan. Leurs durées sont fixées par le jury.