Kvantitatiivinen hypoteesi sisältää nollan ja vaihtoehtoisen väitteen, joka joko todistetaan tai kumotaan tilastollisen analyysin avulla. Prosessi spekuloi, että riippumaton muuttuja vaikuttaa riippuvaiseen muuttujaan, ja kokeillaan, onko näiden kahden välillä yhteys. Tämäntyyppinen hypoteesi esitetään numeerisesti ja sillä on erityiset säännöt ja rajat. Nollahypoteesi joko hylätään tai hyväksytään kokesarjan aikana kerättyjen tilastotietojen seurauksena.
Yksi tärkeimmistä eroista laadullisen ja määrällisen hypoteesin välillä on, että sillä on hyvin tarkat rajat. Esimerkki nollahypoteesista voisi olla ”viisi lisätuntia opintoaikaa viikossa johtaa korkeampaan keskiarvoon korkeakouluopiskelijoilla”. Vaihtoehtoisessa hypoteesissa todettaisiin todennäköisesti, että “viisi lisätuntia opintoaikaa viikossa ei nosta korkeakouluopiskelijoiden arvosanojen keskiarvoa”. Nollahypoteesin hylkäämiseksi tai hyväksymiseksi kokeelliset tiedot olisi tallennettava tietyn ajanjakson aikana.
Useimmat tutkimukset, joiden tarkoituksena on testata kvantitatiivinen hypoteesi, mittaavat tietoja tilastollisen merkitsevyyden perusteella, mikä tarkoittaa, että virheiden mahdollisuus on pieni. Jos osoitetaan tai kumotaan opintoajan vaikutus korkeakouluopiskelijoiden arvosanojen keskiarvoihin, testiryhmä todennäköisesti testataan. Näiden ryhmien käyttäytymistä ja ympäristöä ohjaavat yleensä tutkijat. Tietoja saatiin myös opiskelijaryhmältä, jonka käyttäytymistä ja ympäristöä ei kontrolloitu.
Koska määrällinen hypoteesi ja tutkimustyö perustuvat numeerisiin tietoihin, kokeen tai kyselyn tulokset muunnetaan matemaattisiksi arvoiksi. Esimerkiksi monet markkinatutkimukset käyttävät asteikkoja, jotka antavat jokaiselle vastaukselle numeerisen arvon. Vastaus “samaa mieltä” voi vastata numeroa “4”, kun taas “eri mieltä” voi vastata numeroa “2.” Kun kaikki kyselyn palaute tallennetaan ja analysoidaan, kullekin numerolle määritetään prosenttiosuus, joka perustuu vastausten kokonaismäärään.
Tilastollista analyysiä käytetään usein tutkimuksen tulosten ja kokeellisten tietojen tutkimiseen. Se, hylätäänkö vai hyväksytäänkö määrällinen hypoteesi, riippuu analyysin numeerisesta tuloksesta. Jos esimerkiksi keskimääräisen arvosanan keskiarvon on oltava vähintään 3.5, jotta voidaan osoittaa, että opintoajan määrällä on suora vaikutus, keskiarvo 3.45 johtaisi määrällisen hypoteesin hylkäämiseen.