假說一演繹法是指在觀察、實驗和分析的基礎上提出問題以後，通過推理和想像提出解釋問題的假說。由於假說無法被直接驗證，需要根據假說進行演繹推理，推出預測的結果，再通過實驗來檢驗。如果實驗結果與預測相符，就證明假說是正確的；反之，則說明假說是錯誤的。這是現代科學研究中常用的一種方法。
假說一演繹法的雛形可追溯到古希臘亞里斯多德的歸納一演繹模式。按照這一模式，科學家應從要解釋的現象中歸納出解釋性原理，再從包含這些原理的前提中演繹出關於現象的陳述。17 世紀中葉，笛卡兒在《哲學原理》一書中提出，理性從天賦觀念即第一原理（物質和運動）演繹出關於自然的確實知識，一般認為他是假說一演繹法的倡導者。
假說一演繹法是科學認識從經驗水平向理論水平上升所必需的工具，它肯定了理性和演繹在科學發現中的作用，強調了由假說演繹得出的結論必須用實驗來檢驗，這就確保了像所有科學一樣，生命科學也具有自我修正的機制。這種科學發現邏輯的確立，反映了經驗論與唯理論互相融合的趨向。對假說一演繹法爭論最多的問題是假說的提出，歸納主義者強調最好的假說必須滿足歸納法的要求，演繹主義和假說主義者則強調假說要靠創造性的猜想、直覺來建立。也有人不管假說最初的產只把假說一演繹法理解為一種科學解釋的演繹模型。恩格斯曾經說過，只要自然科學在思維著，它的發展形式就是假說，充分說明假說在自然科學發展中的作用。
19世紀中期，孟德爾用豌豆做了大量的雜交實驗，在對實驗結果進行觀察、記錄和進行數學統計分析的過程中，發現雜種後代中出現了一定比例的性狀分離，兩對及兩對以上相對性狀雜交實驗中子二代出現不同性狀自由組合現象。他通過嚴謹的推理和大膽的想像提出假說，並對性狀分離現象和不同性狀自由組合現象作出嘗試性解釋，這種解釋就是假說。然後他巧妙地設計了 雜交實驗用以檢驗假說。雜交實驗不可能直接驗證假說本身，而是驗證由假說演繹出的推論，即如果遺傳因子決定生物性狀的假說是成立的，那麼，根據假說可以對雜交實驗結果進行理論推導和預測；然後，將實驗獲得的數據與理論推導值進行比較，如果二者一致證明假說是正確的，如 果不一致則證明假說是錯誤的。當然，對假說的實踐檢驗過程是很複雜的，不能單靠倆個實驗來說明問題。事實上，孟德爾做的很多實驗都得到了相似的結果，後來又有數位科學家做了許多與孟德爾實驗相似的觀察，大量的實驗都驗證了孟德爾假說的真實性。之後，孟德爾假說最終發展為遺傳學的經典理論。我們知道，演繹推理是科學論證的一種重要推理形式。雜交實驗值與理論推導值的一致性為什麼就能證明假說是正確的呢？原來，雜交後代的表型及其比例真實地反映出子一代產生的配子種類及其比例，根據子一代的配子類型必然可以推導其遺傳組成，揭示這個奧秘為演繹推理的論證過程起到了畫龍點睛的作用。不揭示這個奧秘則難以理解假說一演繹法的科學性和嚴謹性，對演繹推理得出的結論仍停留在知其然的狀態。此外，對基因與染色體的關係的探究歷程，DNA複製方式和中心法則的提出與證實，遺傳密碼的破譯都是假說一演繹法的案例。（高中生物課本中涉及到的假說-演繹法的實驗）
假說—演繹法與類比推理法的比較微課（點此觀看）。