Đào tạo sau đại học là một trong những mục tiêu trọng tâm trong kế hoạch chiến lược phát triển của Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2. Từ năm 1992, Trường được Bộ Giáo dục và Đào tạo giao nhiệm vụ đào tạo trình độ thạc sĩ; từ năm 2011 được giao nhiệm vụ đào tạo trình độ tiến sĩ. Hiện nay, Nhà trường đang thực hiện đào tạo 17 chuyên ngành thạc sĩ (Toán giải tích, Toán ứng dụng, Sinh học thực nghiệm, Sinh thái học, Động vật học, Khoa học máy tính, Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý, Vật lý lý thuyết và vật lý toán, Vật lý chất rắn, Quản lý giáo dục, Giáo dục học (mầm non), Giáo dục học (tiểu học), Lý luận văn học, Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Văn - Tiếng Việt, Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Hóa học, Văn học Việt Nam, Ngôn ngữ Việt Nam), 05 chuyên ngành đào tạo tiến sĩ (Toán giải tích, Giáo dục học, Vật lý lý thuyết và vật lý toán, Sinh lý học thực vật, Quản lý giáo dục).

            Tính đến thời điểm hiện tại, Nhà trường đã đào tạo được 23 khóa trình độ thạc sĩ, 9 khóa trình độ tiến sĩ với hơn 3000 NCS, học viên. Các học viên, NCS của Nhà trường sau khi tốt nghiệp đã có nhiều hoạt động thực tiễn xuất sắc. Nhiều người trong số đó đã và đang giữ những trọng trách trong hệ thống giáo dục quốc dân, nhiều người trở thành những nhà lãnh đạo, quản lý, nhà khoa học có uy tín.

          Những năm gần đây, Nhà trường đã không ngừng đầu tư phát triển các ngành đào tạo sau đại học nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, nghiên cứu khoa học, từng bước tạo dựng vị thế, uy tín đối với xã hội và hội nhập quốc tế. Đội ngũ giảng viên của nhà trường không ngừng được nâng cao chất lượng, đáp ứng tốt các yêu cầu của đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao. Hiện Nhà trường tiếp tục đẩy mạnh phát triển các chuyên ngành đào tạo thạc sĩ và tiến sĩ mới nhằm đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục hiện nay.