Nollhypotesen är standardantagandet att det inte finns något samband mellan två observerade händelser eller fenomen. Således anses nollhypotesen vara sann tills motsatsen kan bevisas. Vederläggningen av nollhypotesen, det vill säga slutsatsen att det finns ett samband mellan två händelser, fenomen, är den moderna vetenskapens huvuduppgift. Statistik som vetenskap ger tydliga förutsättningar under vilka nollhypotesen kan förkastas.
Ofta, som en nollhypotes, finns det antaganden om frånvaron av ett samband eller korrelation mellan variablerna som studeras , om frånvaron av skillnader (homogenitet) i fördelningar (fördelningsparametrar) i två och/eller flera urval. Symbolen H 0 används ofta för att beteckna nollhypotesen .
I statistisk slutledning försöker forskaren visa nollhypotesens misslyckande, dess inkonsekvens med tillgängliga experimentella data, det vill säga att förkasta hypotesen. Detta innebär att en annan alternativ (konkurrerande) hypotes måste accepteras, exklusive nollhypotesen. Om uppgifterna tvärtom bekräftar nollhypotesen, så förkastas de inte. Detta liknar principen om oskuldspresumtion , där en misstänkt antas vara oskyldig (nollhypotes underförstådd) tills motsatsen bevisats (nollhypotes förkastad) bortom det nödvändiga tvivel (dvs. i en statistiskt signifikant omfattning).