Der Hypothesenraum enthält alle möglichen Hypothesen, die für eine mathematische Problemstellung relevant sind. Die Dimensionalität des Hypothesenraums ist oft sehr groß und jede Dimension kann stetige und diskrete Werte annehmen. Umgangssprachlich sagt man auch, alle Attribute der Trainingsbeispiele spannen den Hypothesenraum auf.
Der Hypothesenraum ist eng mit dem Versionsraum verbunden.