Daugumoje mokslinių eksperimentų sunku arba neįmanoma įrodyti, kad kažkas yra tiesa. Vietoj to, daugelis mokslininkų kelia hipotezes apie tai, kas, jų manymu, nutiks. Hipotezės gali būti dvi ar daugiau galimybių, kurios yra prieštaringos, tik viena gali būti teisinga, o išsamios, jos apima visus galimus rezultatus. Hipotezė, kuri laikoma teisinga, vadinama nuline hipoteze, o kitos hipotezės vadinamos alternatyviomis hipotezėmis.
Remdamasis hipoteze, mokslininkas bando paaiškinti įvykį ar stebėjimą, remdamasis dabartine informacija. Naudojant hipotezę, galima daryti prognozes ir tada patikrinti. Gera hipotezė yra ta, kuri paaiškina visus stebėjimo aspektus, yra paprasčiausias įmanomas paaiškinimas, gali būti išreikštas taip, kad būtų galima prognozuoti apie tai, ir galiausiai yra patikrinama eksperimentuojant.
Tai, kad ši hipotezė laikoma teisinga, net ir laikinai, yra tai, kas tikrinama atliekant eksperimentus. Dažnai teigiama, kad dėl mokslinių eksperimentų pokyčių ar poveikio nebus. Eksperimento metu mokslininkas bando arba atmesti, arba atmesti šią hipotezę. Ją atmetus, išplaukia, kad viena iš alternatyvių hipotezių yra teisinga arba teisingesnė už nulinę hipotezę.
Moksle ką nors įrodyti ar priimti yra beveik neįmanoma. Vietoj to, hipotezės atmetamos arba jų nepavyksta atmesti. Pavyzdžiui, nulinė hipotezė gali būti ta, kad tam tikras vaistas neturės jokio poveikio tiems žmonėms, kuriems jis skiriamas. Jei poveikis pastebimas narkotikų grupėje, nulinė hipotezė atmetama alternatyvios hipotezės naudai. Jei atrodo, kad narkotikų vartojusioje grupėje jokio poveikio nepasireiškia, tada jo atmesti nepavyko ir paprastai reikia atlikti papildomus tyrimus.
Statistikoje nulinė hipotezė laikoma hipoteze, kuri neturi reikšmingo statistinio skirtumo. Kitaip tariant, tai statistinės lygybės teiginys. Ji neturi tiksliai sutapti su reikšme, bet hipotezė ir stebima imtis turi būti panašios, o ne skirtis, pakankamai panašios, kad hipotezė būtų atmesta. Jei nulinė hipotezė atmetama, tai reiškia, kad ji statistiškai reikšmingai skiriasi nuo stebėtos grupės ir šis skirtumas nėra dėl atsitiktinumo.
Kai nulinė hipotezė neatmetama, ji laikoma statistiškai panaši. Šis panašumas dažnai priskiriamas atsitiktinei atrankos klaidai, o tai reiškia, kad skirtumo dydis atsiranda dėl atsitiktinumo. Jei jis atmetamas, tai nėra eksperimentatoriaus nesėkmė. Tiesą sakant, dauguma tyrinėtojų ir mokslininkų mažai tikisi arba visai nesitiki, kad hipotezė bus teisinga. Atmesta nulinė hipotezė yra reikšmingas mokslinių eksperimentų rezultatas.