สมมติฐาน (Hypothesis) คือ ข้อคิดเห็นหรือถ้อยแถลงที่เป็นมูลฐานแห่งการหาเหตุผล การทดลอง หรือการวิจัย สมมติฐานจัดเป็นการลงความคิดเห็นประเภทหนึ่ง เป็นข้อความที่คาดคะเนคำตอบของปัญหาล่วงหน้าอย่างมีเหตุมีผล ก่อนจะดำเนินการทดลอง เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเป็นจริงของเรื่องนั้นๆ ต่อไป สมมติฐานอาจเป็นข้อความหรือแนวความคิด ที่แสดงการคาดคะเนในสิ่งที่ไม่สามารถตรวจสอบได้โดยการสังเกตโดยตรง หรือเป็นสิ่งที่แสดงความสัมพันธ์ที่เชื่อว่าจะเกิดขึ้น ระหว่างตัวแปรที่เป็นเหตุ (ตัวแปรอิสระ) และตัวแปรที่เป็นผล (ตัวแปรตาม)

    สมมติฐานเกิดจากความพยายามในการตอบปัญหาของนักวิทยาศาสตร์ สมมติฐาน มักเป็นข้อความที่คาดคะเนคำตอบของปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษาอยู่ โดยอาศัยข้อมูลและประสบการณ์ความรู้เดิมเป็นพื้นฐาน หรือเป็นการคาดคะเนที่เกิดจากความเชื่อหรือแรงบันดาลใจของนักวิทยาศาสตร์เอง สมมติฐานไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงหรือพยากรณ์ได้ เพราะยังไม่ได้ผ่านการทดสอบยืนยันว่าเป็นความจริง ดังนั้นสถานภาพของมันจึงเป็นเพียงหลักการวิทยาศาสตร์ชั่วคราวที่ยกร่างขึ้นเพื่อรอการทดสอบต่อไป

    ในทางวิทยาศาสตร์ สมมติฐานมีความจำเป็นและมีความสำคัญมาก เพราะสมมติฐานจะเป็นสิ่งที่ช่วยชี้แนะแนวทางว่า จะค้นหาข้อมูลอะไรและจะทำการทดลองได้อย่างไร ถ้าปราศจากสมมติฐานแล้วการค้นหาความรู้วิทยาศาสตร์จะไม่เกิดขึ้น ตัวอย่าง ยาเพนิซิลิน ซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะใช้สำหรับรักษาโรคต่างๆ คงไม่เกิดขึ้น ถ้าเซอร์ อเล็กซานเดอร์ เฟลมิง ไม่ตั้งสมมติฐานว่า "สารเคมีที่ผลิตโดยเชื้อรา Penicillium Notatum มีฤทธิ์ต้านและทำลายแบคทีเรียได้" และจากที่ หลุยส์ ปาสเตอร์ ตั้งสมมติฐานว่า "ผลที่ได้จากการหมักจะเป็นเช่นไร ขึ้นอยู่กับชนิดของจุลินทรีย์ที่มีปรากฏอยู่ในระหว่างกรรมวิธีการหมัก" ทำให้แก้ปัญหาให้กับผู้ผลิตเหล้าองุ่นที่ประสบปัญหา เนื่องจากเหล้าองุ่นที่ผลิตได้มีรสเปรี้ยวแทนที่จะมีรสหวาน เป็นต้น

ตัวอย่างของสมมติฐานอื่นๆ เช่น

    - ถ้าเพิ่มปริมาณปุ๋ยให้กับพืชมากเกินไป จะทำให้พืชเฉาตาย

    - น้ำนมจากแม่มีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของทารกดีกว่าน้ำนมโค

    - สารสกัดจากผลสะเดาจะสามารถกำจัดแมลงได้ผลดีกว่าสารสกัดจากใบสะเดา

    - แสงสีแดงมีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของพืชมากกว่าแสงสีเขียวและแสงสีน้ำเงิน สมมติฐานเหล่านี้ หรือสมมติฐานอื่นๆจะเป็นที่ยอมรับก็ต่อเมื่อพิสูจน์ได้ว่าสมมติฐานนั้นถูกต้องมีหลักฐานหรือเหตุผลมาสนับสนุน ในกรณีที่สมมติฐานมีหลักฐานมาสนับสนุนไม่เพียงพอหรือมีข้อคัดค้าน สมมติฐานนั้นก็ใช้ไม่ได้ต้องถูกยกเลิกไป นักวิทยาศาสตร์ก็จะเสาะหาสมมติฐานอันใหม่ต่อไป

    แต่อย่างไรก็ตาม สมมติฐานที่เป็นที่ยอมรับในสมัยหนึ่ง อาจต้องมีการเปลี่ยนแปลงหรือยกเลิกไป เมื่อมีผู้ค้นพบหลักฐานที่คัดค้านสมมติฐานนั้น และก็มีบางสมมติฐานที่ตั้งขึ้นเป็นเวลานานโดยไม่มีผลการสังเกตหรือผลการทดลองมาคัดค้านได้ สมมติฐานนั้นก็จะได้รับ การยอมรับ และเปลี่ยนไปเป็นหลักการ ทฤษฎี และกฎต่อไป