能對兩種對立的假說起到“肯定”一個和“否定”一個的裁決作用的實驗。即設計一個實驗，並根據對立的假說H1和H2，推出互不相容的實驗結 果C1和C2，而實驗所得出的結果果符合 C1不符合C2，則認為這一實驗肯定瞭H1，否定瞭H2。
19世紀以前，判決性實驗的存在是科學傢們公認的1905年，法國物理學傢P.M.M.杜恒通過對光學中傅科實驗的分析，指出一個假說 H總是和其他一些假說（或假定）一起推出結果C的，所以實驗結果不符合C，隻能推知這一理論系統中至少有一個假說（或假定）是錯誤的，但不一定就是 H為假。因此，他斷言在物理學中判決性實驗是不存在的。此後，是否存在判決性實驗就成為一個有爭議的問題。
在自然科學中，實驗是檢驗科學假說的最重要的實踐形式，因而被一些科學傢稱為“科學的最高法庭”。但是，實驗對假說的檢驗既是確定的又是不確定的。因為，實驗結果總是在一定程度上對假說提供某些肯定或否定的證據，在這種意義上，實驗對於兩個直接對立的假說有可能起一定的判決作用。但從邏輯和歷史兩個方面的分析可以看出，實驗檢驗還有其不確定的一面。當由一組前提推出的結論被檢驗表明為假時，從邏輯上並不能斷定哪一個前提是假的，因而不能作出確定的判決。而且，實驗本身也是歷史的、發展的。實驗的儀器在不斷更新，數據處理和計算方法在不斷改進，實驗結果的準確度也會不斷提高，實驗所涉及的各種知識同樣也都是在發展著，對實驗結果作用的認識也必然隨著時間的推移而發生變化。因而，任何一個實驗都有其局限性，由此決定瞭它對假說的檢驗不可能是最終的判決。