I de flesta vetenskapliga experiment är det svårt eller omöjligt att bevisa att något är sant. Istället lägger många forskare fram hypoteser om vad de tror kommer att hända. Hypoteser kan vara två eller flera möjligheter som är motsägelsefulla, bara en kan vara sann, och uttömmande, de täcker alla möjliga utfall. Hypotesen som anses vara sann kallas nollhypotesen och de andra hypoteserna kallas alternativhypoteserna.
Med en hypotes försöker en vetenskapsman förklara en händelse eller observation utifrån aktuell information. Med hjälp av hypotesen kan förutsägelser göras och sedan testas. En bra hypotes är en som förklarar alla aspekter av observationen, är den enklaste möjliga förklaringen, kan uttryckas så att förutsägelser kan göras om den och slutligen är testbar genom experiment.
Det faktum att denna hypotes anses vara sann, även tillfälligt, är det som testas i experimenten. Ofta står det att det inte kommer att bli någon förändring eller effekt på grund av de vetenskapliga experimenten. Under experimentet försöker forskaren antingen förkasta eller misslyckas med att förkasta denna hypotes. Genom att förkasta den följer det att en av alternativhypoteserna är korrekt, eller mer korrekt än nollhypotesen.
Det är nästan omöjligt att bevisa eller acceptera något inom vetenskapen. Istället förkastas hypoteser eller misslyckades att förkastas. Till exempel kan en nollhypotes vara att ett visst läkemedel inte kommer att ha någon effekt på de personer som det ges till. Om en effekt ses inom den drogade gruppen förkastas nollhypotesen till förmån för en alternativ hypotes. Om ingen effekt verkar uppstå i den drogade gruppen misslyckas den att avvisas och vanligtvis behövs ytterligare tester.
I statistiken ses nollhypotesen som den hypotes som inte har någon signifikant statistisk skillnad. Det är med andra ord ett uttalande om statistisk jämlikhet. Det behöver inte vara exakt lika med ett värde, men hypotesen och det observerade urvalet måste vara lika, inte olika, tillräckligt för att förkasta hypotesen. Om nollhypotesen förkastas betyder det att den statistiskt skiljer sig signifikant från den observerade gruppen och denna skillnad beror inte på slumpen.
När en nollhypotes inte förkastas ses den som statistiskt lika. Denna likhet tillskrivs ofta ett slumpmässigt urvalsfel, vilket betyder att skillnaden beror på slumpen. Om det avvisas är detta inte ett misslyckande från försöksledarens vägnar. De flesta forskare och vetenskapsmän har faktiskt små eller inga förväntningar på att hypotesen är sann. En förkastad nollhypotes är ett betydande resultat i vetenskapliga experiment.