Στα περισσότερα επιστημονικά πειράματα, είναι δύσκολο ή αδύνατο να αποδειχθεί ότι κάτι είναι αλήθεια. Αντίθετα, πολλοί επιστήμονες διατυπώνουν υποθέσεις σχετικά με το τι πιστεύουν ότι πρόκειται να συμβεί. Οι υποθέσεις μπορεί να είναι δύο ή περισσότερες πιθανότητες που είναι αντιφατικές, μόνο μία μπορεί να είναι αληθινή και εξαντλητική, καλύπτουν όλα τα πιθανά αποτελέσματα. Η υπόθεση που θεωρείται αληθής ονομάζεται μηδενική υπόθεση και οι άλλες υποθέσεις ονομάζονται εναλλακτικές υποθέσεις.
Με μια υπόθεση, ένας επιστήμονας προσπαθεί να εξηγήσει ένα γεγονός ή μια παρατήρηση με βάση τις τρέχουσες πληροφορίες. Χρησιμοποιώντας την υπόθεση, μπορούν να γίνουν προβλέψεις και στη συνέχεια να ελεγχθούν. Μια καλή υπόθεση είναι αυτή που εξηγεί όλες τις πτυχές της παρατήρησης, είναι η απλούστερη δυνατή εξήγηση, μπορεί να εκφραστεί έτσι ώστε να μπορούν να γίνουν προβλέψεις γι’ αυτήν και, τέλος, μπορεί να ελεγχθεί μέσω πειραματισμού.
Το γεγονός ότι αυτή η υπόθεση θεωρείται αληθινή, έστω και προσωρινά, είναι αυτό που ελέγχεται στα πειράματα. Συχνά, δηλώνει ότι δεν πρόκειται να υπάρξει αλλαγή ή επίδραση λόγω του επιστημονικού πειραματισμού. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, ο επιστήμονας προσπαθεί είτε να απορρίψει είτε να απορρίψει αυτήν την υπόθεση. Με την απόρριψή του, τότε προκύπτει ότι μία από τις εναλλακτικές υποθέσεις είναι σωστή ή πιο σωστή από τη μηδενική υπόθεση.
Είναι σχεδόν αδύνατο να αποδειχθεί ή να αποδεχθεί κάτι στην επιστήμη. Αντίθετα, οι υποθέσεις απορρίπτονται ή αποτυγχάνουν να απορριφθούν. Για παράδειγμα, μια μηδενική υπόθεση μπορεί να είναι ότι ένα συγκεκριμένο φάρμακο δεν θα έχει καμία επίδραση στα άτομα στα οποία χορηγείται. Εάν παρατηρηθεί ένα αποτέλεσμα εντός της ομάδας που έχει λάβει ναρκωτικά, τότε η μηδενική υπόθεση απορρίπτεται υπέρ μιας εναλλακτικής υπόθεσης. Εάν δεν φαίνεται να εμφανίζεται κανένα αποτέλεσμα στην ομάδα που έλαβε ναρκωτικά, τότε δεν απορρίπτεται και συνήθως χρειάζονται περαιτέρω εξετάσεις.
Στη στατιστική, η μηδενική υπόθεση θεωρείται ως η υπόθεση που δεν έχει σημαντική στατιστική διαφορά. Με άλλα λόγια, είναι μια δήλωση στατιστικής ισότητας. Δεν χρειάζεται να ισούται ακριβώς με μια τιμή, αλλά η υπόθεση και το παρατηρούμενο δείγμα πρέπει να είναι παρόμοια, όχι διαφορετικά, αρκετά για να απορρίψει την υπόθεση. Εάν η μηδενική υπόθεση απορριφθεί, αυτό σημαίνει ότι διαφέρει σημαντικά στατιστικά από την ομάδα που παρατηρήθηκε και αυτή η διαφορά δεν οφείλεται στην τύχη.
Όταν μια μηδενική υπόθεση δεν απορρίπτεται, θεωρείται ότι είναι στατιστικά παρόμοια. Αυτή η ομοιότητα αποδίδεται συχνά σε ένα τυχαίο δειγματοληπτικό σφάλμα, που σημαίνει ότι το ποσό της διαφοράς οφείλεται στην τύχη. Εάν απορριφθεί, δεν πρόκειται για αποτυχία για λογαριασμό του πειραματιστή. Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι ερευνητές και επιστήμονες έχουν ελάχιστες ή καθόλου προσδοκίες για την αλήθεια της υπόθεσης. Μια απορριφθείσα μηδενική υπόθεση είναι ένα σημαντικό αποτέλεσμα σε επιστημονικά πειράματα.