Una hipótesis cuantitativa contiene una proposición nula y una proposición alternativa que se prueba o refuta a través del análisis estadístico. El proceso especula que una variable independiente afecta a una variable dependiente y se realiza un experimento para ver si existe una relación entre las dos. Este tipo de hipótesis se enuncia en términos numéricos y tiene reglas y límites específicos. La hipótesis nula se rechaza o se acepta como resultado de los datos estadísticos recopilados durante una serie de experimentos.
Una de las principales diferencias entre una hipótesis cualitativa y una cuantitativa es que tiene límites muy específicos. Un ejemplo de hipótesis nula podría ser «cinco horas adicionales de tiempo de estudio por semana conducen a un promedio de calificaciones más alto en los estudiantes universitarios». La hipótesis alternativa probablemente afirmaría que «cinco horas adicionales de tiempo de estudio por semana no aumentan el promedio de calificaciones de los estudiantes universitarios». Para rechazar o aceptar la hipótesis nula, los datos experimentales deberían registrarse durante un período de tiempo específico.
La mayoría de los estudios que se proponen probar una hipótesis cuantitativa miden los datos en función de la significación estadística, lo que significa que existe una baja posibilidad de error. En el caso de probar o refutar el efecto del tiempo de estudio en los promedios de calificaciones de los estudiantes universitarios, lo más probable es que se evalúe un grupo de control. Los comportamientos y entornos de estos grupos suelen estar controlados por los investigadores. También se obtendrían datos de un grupo de estudiantes cuyos comportamientos y entornos no estuvieran controlados.
Dado que una hipótesis cuantitativa y un estudio de investigación se basan en datos numéricos, los resultados de un experimento o encuestas se traducen en valores matemáticos. Por ejemplo, muchos estudios de investigación de mercado utilizan escalas que asignan un valor numérico a cada respuesta. Una respuesta de «de acuerdo» puede corresponder al número «4», mientras que una respuesta de «en desacuerdo» puede corresponder al número «2». Cuando todos los comentarios de la encuesta se registran y analizan, se asigna a cada número un porcentaje basado en la cantidad total de respuestas.
El análisis estadístico se utiliza a menudo para examinar los resultados de encuestas y datos experimentales. El que la hipótesis cuantitativa sea rechazada o aceptada depende del resultado numérico del análisis. Por ejemplo, si el promedio de calificaciones debe ser de al menos 3.5 para demostrar que la cantidad de tiempo de estudio tiene un efecto directo, un promedio de 3.45 resultaría en un rechazo de la hipótesis cuantitativa.