O ipoteză încearcă să răspundă la întrebări oferind o explicație plauzibilă care nu a fost încă testată riguros. O teorie, pe de altă parte, a fost deja supusă unor teste extinse de către diverși oameni de știință și este în general acceptată ca fiind o explicație exactă a unei observații. Aceasta nu înseamnă că teoria este corectă; doar că testele actuale nu au putut încă să o infirme, iar dovezile, așa cum sunt înțelese, par să o susțină.
O teorie va începe adesea ca o ipoteză – o presupunere educată pentru a explica fenomenul observabil. Omul de știință va încerca să facă găuri în ipoteza lui. Dacă supraviețuiește metodologiilor aplicate ale științei, începe să capete semnificația unei teorii pentru om de știință. Următorul pas este prezentarea constatărilor comunității științifice pentru testare ulterioară, independentă. Cu cât o ipoteză este mai testată și rezistă, cu atât devine mai bine acceptată ca teorie.
Teoria evoluției, de exemplu, este susținută de o multitudine de dovezi științifice sub formă de date de cercetare cosmologică, geofizică și arheologică, pentru a numi doar câteva domenii relevante. Oamenii de știință nu au urmărit doar evoluția speciilor prin înregistrările scheletice, dar pământul însuși, sistemul nostru solar, stelele și galaxiile pot fi „datate” prin diferite metode științifice. Aceste dovezi par să urmărească universul cu aproximativ 13.7 miliarde de ani până la un eveniment „Big Bang”.
Deși pare să nu existe un sfârșit pentru dovezile care susțin teoria evoluției, aceasta este încă doar o teorie. Teoriile, oricât de bine acceptate, sunt întotdeauna supuse schimbărilor pe măsură ce noi cunoștințe ies la lumină. Teoria relativității a lui Einstein, de exemplu, a explicat lumea la scară masivă, dar s-a defectat când a fost vorba de lumea infinitezimal de mici. Această faimoasă teorie a fost amplificată mai recent de teoria M a superstringurilor, care a unit foarte frumos cele patru forțe cunoscute din univers într-o ecuație matematică elegantă. Teoria M prezice exotic că trăim într-o lume cu zece dimensiuni, plus una pentru timp, pentru un total de 11 dimensiuni. În timp ce multe aspecte ale teoriei M fac dificil de testat, perfecțiunea matematică a acestei teorii ia dat putere în cercurile științifice.
O ipoteză actuală de mare importanță este cea a energiei întunecate. Oamenii de știință pot calcula cât de multă masă este prezentă în univers, totuși materia fizică – materie formată din atomi – reprezintă doar patru procente din total. Se crede că materia întunecată constituie încă douăzeci la sută, lăsând aproximativ șaptezeci și șase la sută nerecunoscute. Introduceți energia întunecată invocată ipotetic pentru a umple golul. Există câțiva candidați concurente pentru energia întunecată, cu cercetări în curs. Cu toate acestea, una dintre probleme este dificultatea de a-l detecta. Deci, chiar dacă interacțiunea sa cu gravitația la o scară masivă este suficientă pentru a determina extinderea rapidă a universului în exterior, detectarea în laborator este un pic ca și cum ai verifica dacă există o briză ușoară folosind o girouză plină de găuri gigantice. Cu toate acestea, pe măsură ce oamenii de știință dezvăluie misterul masei dispărute, răspunsul se va ridica într-o zi de la o simplă ipoteză la o teorie general acceptată.