Le second semestre peut être passé dans une université ou une école partenaire, dans un séjour combinant activité de recherche et enseignements d'accompagnement.

L'université de l'Illinois à Urbana Champaign aux Etats-Unis, une des universités partenaires de l'ENSTA ParisTech.
Dès septembre, les enseignements de tronc commun se divisent en trois voies, entre lesquelles l'élève est appelé à choisir en fonction de ses centres d'intérêts et de son projet professionnel. Pour mieux aborder certaines spécialités, des variantes sont proposées à l'intérieur des voies.Les élèves admis sur titre bénéficient en début d'année de cours complémentaires spécifiques.
Au deuxième semestre, les élèves ont le choix entre plusieurs modules électifs. Ces enseignements optionnels, tournés vers des problématiques de recherche actuelles, sont ensuite mis en application au sein d'équipes de recherche partenaires de l'ENSTA en France ou à l'étranger, lors du projet personnel en laboratoire (PPL), d'une durée de deux à quatre mois.
Les enseignements de droit, économie et gestion, de culture et de langues vivantes se poursuivent tout au long de l'année, à l'exception des deux derniers mois, réservés au PPL.