Dalam kebanyakan eksperimen ilmiah, sulit atau tidak mungkin untuk membuktikan bahwa sesuatu itu benar. Sebaliknya, banyak ilmuwan mengajukan hipotesis tentang apa yang mereka pikir akan terjadi. Hipotesis dapat berupa dua atau lebih kemungkinan yang kontradiktif, hanya satu yang benar, dan lengkap, mencakup semua hasil yang mungkin. Hipotesis yang dianggap benar disebut hipotesis nol dan hipotesis lainnya disebut hipotesis alternatif.
Dengan hipotesis, seorang ilmuwan mencoba menjelaskan suatu peristiwa atau pengamatan berdasarkan informasi terkini. Dengan menggunakan hipotesis, prediksi dapat dibuat dan kemudian diuji. Hipotesis yang baik adalah hipotesis yang menjelaskan semua aspek pengamatan, merupakan penjelasan yang paling sederhana, dapat diungkapkan sehingga dapat dibuat prediksi tentangnya, dan akhirnya dapat diuji melalui eksperimen.
Fakta bahwa hipotesis ini dianggap benar, bahkan untuk sementara, adalah apa yang sedang diuji dalam eksperimen. Seringkali, ia menyatakan bahwa tidak akan ada perubahan atau efek karena eksperimen ilmiah. Selama percobaan, ilmuwan mencoba untuk menolak atau gagal menolak hipotesis ini. Dengan menolaknya, maka salah satu hipotesis alternatif benar, atau lebih benar dari hipotesis nol.
Hampir tidak mungkin untuk membuktikan atau menerima sesuatu dalam sains. Sebaliknya, hipotesis ditolak atau gagal ditolak. Misalnya, hipotesis nol mungkin bahwa obat tertentu tidak akan berpengaruh pada orang-orang yang diberikannya. Jika efek terlihat dalam kelompok yang dibius, maka hipotesis nol ditolak demi hipotesis alternatif. Jika tampaknya tidak ada efek yang terjadi pada kelompok yang dibius, maka obat itu gagal ditolak dan biasanya, tes lebih lanjut diperlukan.
Dalam statistik, hipotesis nol dipandang sebagai hipotesis yang tidak memiliki perbedaan statistik yang signifikan. Dengan kata lain, ini adalah pernyataan kesetaraan statistik. Nilai tidak harus sama persis, tetapi hipotesis dan sampel yang diamati harus serupa, tidak berbeda, cukup untuk menolak hipotesis. Jika hipotesis nol ditolak, itu berarti secara statistik berbeda secara signifikan dari kelompok yang diamati dan perbedaan ini bukan karena kebetulan.
Ketika hipotesis nol tidak ditolak, itu terlihat serupa secara statistik. Kesamaan ini sering dikaitkan dengan kesalahan pengambilan sampel kebetulan, yang berarti jumlah perbedaan adalah karena kebetulan. Jika ditolak, ini bukan kegagalan atas nama eksperimen. Sebenarnya, sebagian besar peneliti dan ilmuwan memiliki sedikit atau tidak ada harapan bahwa hipotesis itu benar. Hipotesis nol yang ditolak adalah hasil yang signifikan dalam eksperimen ilmiah.