V večini znanstvenih eksperimentov je težko ali nemogoče dokazati, da je nekaj res. Namesto tega mnogi znanstveniki postavljajo hipoteze o tem, kaj mislijo, da se bo zgodilo. Hipoteze so lahko dve ali več možnosti, ki sta si nasprotujočih si, le ena je lahko resnična in izčrpne, pokrivajo vse možne izide. Hipoteza, ki velja za resnična, se imenuje ničelna hipoteza, druge hipoteze pa alternativne hipoteze.
S hipotezo poskuša znanstvenik razložiti dogodek ali opazovanje na podlagi trenutnih informacij. S pomočjo hipoteze je mogoče narediti napovedi in jih nato preizkusiti. Dobra hipoteza je tista, ki pojasnjuje vse vidike opazovanja, je najenostavnejša možna razlaga, ki jo je mogoče izraziti tako, da je o njej mogoče predvideti, in končno jo je mogoče preizkusiti z eksperimentiranjem.
Dejstvo, da je ta hipoteza resnična, čeprav začasno, je tisto, kar se preizkuša v poskusih. Pogosto navaja, da zaradi znanstvenih eksperimentov ne bo sprememb ali učinka. Med eksperimentom znanstvenik poskuša to hipotezo bodisi zavrniti bodisi ne zavrniti. Če ga zavrnemo, potem sledi, da je ena od alternativnih hipotez pravilna oziroma pravilnejša od ničelne hipoteze.
V znanosti je skoraj nemogoče nekaj dokazati ali sprejeti. Namesto tega se hipoteze zavrnejo ali jih ni mogoče zavrniti. Na primer, ničelna hipoteza je lahko, da določeno zdravilo ne bo imelo učinka na tiste ljudi, ki jim je dano. Če je učinek viden znotraj skupine, ki je bila drogirana, se ničelna hipoteza zavrne v korist alternativne hipoteze. Če se zdi, da v skupini, ki je prejemala zdravila, ni učinka, ga ni mogoče zavrniti in običajno so potrebni dodatni testi.
V statistiki se ničelna hipoteza obravnava kot hipoteza, ki nima pomembne statistične razlike. Z drugimi besedami, to je izjava o statistični enakosti. Ni nujno, da je natančno enaka vrednosti, vendar morata biti hipoteza in opazovani vzorec podobna, ne različna, dovolj, da hipotezo zavrneta. Če je ničelna hipoteza zavrnjena, to pomeni, da se statistično bistveno razlikuje od opazovane skupine in ta razlika ni naključna.
Če ničelna hipoteza ni zavrnjena, se šteje, da je statistično podobna. Ta podobnost se pogosto pripisuje naključni napaki vzorčenja, kar pomeni, da je količina razlike posledica naključja. Če je zavrnjena, to ni napaka v imenu eksperimentatorja. Pravzaprav večina raziskovalcev in znanstvenikov malo ali nič pričakuje, da bo hipoteza resnična. Zavrnjena ničelna hipoteza je pomemben rezultat znanstvenih eksperimentov.