Hipotezė bando atsakyti į klausimus pateikiant patikimą paaiškinimą, kuris dar turi būti griežtai patikrintas. Kita vertus, teorija jau buvo išsamiai išbandyta įvairių mokslininkų ir visuotinai pripažįstama kaip tikslus stebėjimo paaiškinimas. Tai nereiškia, kad teorija yra teisinga; tik dabartiniai bandymai to dar negalėjo paneigti, o įrodymai, kaip jie suprantami, atrodo, tai patvirtina.
Teorija dažnai prasideda kaip hipotezė – išprusęs spėjimas, paaiškinantis stebimą reiškinį. Mokslininkas bandys išdurti skyles savo hipotezėje. Jei ji išgyvena taikomas mokslo metodikas, ji pradeda įgyti teorijos reikšmę mokslininkui. Kitas žingsnis – pateikti išvadas mokslo bendruomenei tolesniam nepriklausomam bandymui. Kuo labiau hipotezė patikrinama ir pasitvirtina, tuo geriau ji priimama kaip teorija.
Pavyzdžiui, evoliucijos teorija paremta gausybe mokslinių įrodymų kosmologinių, geofizinių ir archeologinių tyrimų duomenų pavidalu, kad būtų galima paminėti tik keletą svarbių sričių. Mokslininkai ne tik atsekė rūšių evoliuciją per skeleto įrašus, bet ir pati žemė, mūsų saulės sistema, žvaigždės ir galaktikos gali būti „datuojamos“ įvairiais moksliniais metodais. Atrodo, kad šie įrodymai seka visatą maždaug prieš 13.7 milijardo metų iki „Didžiojo sprogimo“ įvykio.
Nors atrodo, kad evoliucijos teoriją patvirtinančių įrodymų nėra pabaigos, tai vis tiek yra tik teorija. Teorijos, kad ir kaip būtų priimtos, visada gali keistis, kai atsiranda naujų žinių. Pavyzdžiui, Einšteino reliatyvumo teorija paaiškino pasaulį didžiuliu mastu, bet žlugo, kai kalbama apie be galo mažų pasaulį. Šią garsiąją teoriją visai neseniai papildė superstygų M teorija, kuri labai gražiai sujungė keturias žinomas visatos jėgas į vieną elegantišką matematinę lygtį. M teorija egzotiškai numato, kad gyvename dešimties dimensijų pasaulyje, be to, laiko atžvilgiu vienas, iš viso 11 dimensijų. Nors daugelis M teorijos aspektų apsunkina jos patikrinimą, matematinis šios teorijos tobulumas suteikė jai stiprybės mokslo sluoksniuose.
Dabartinė labai svarbi hipotezė yra tamsioji energija. Mokslininkai gali apskaičiuoti, kiek masės yra visatoje, tačiau fizinė materija – materija, sudaryta iš atomų – sudaro tik keturis procentus visos masės. Manoma, kad tamsioji medžiaga sudaro dar dvidešimt procentų, todėl apie septyniasdešimt šešis procentus lieka nepastebėti. Įveskite hipotetiškai iškviestą tamsiąją energiją, kad užpildytumėte spragą. Yra keletas konkuruojančių kandidatų į tamsiąją energiją ir atliekami tyrimai. Tačiau viena iš problemų yra sunku ją aptikti. Taigi, nors jos sąveika su gravitacija didžiuliu mastu yra pakankama, kad visata greitai išsiplėstų į išorę, laboratorijoje aptikimas yra panašus į lengvo vėjelio tikrinimą naudojant vėtrungę, pilną milžiniškų skylių. Vis dėlto, mokslininkams išaiškinant dingusios masės paslaptį, atsakymas vieną dieną iš vien hipotezės pavirs visuotinai priimta teorija.