Eksperyment krzyżowy (experimentum crucis po łacinie i w kolokwialnym żargonie metodologii nauk) to procedura wyboru jednej z alternatywnych hipotez na dany temat – dla uproszczenia można przyjąć, że mamy przypuszczenie H i jego negację nie-H. Odróżnia się pozytywne i negatywne experimentum crucis. Pierwsze polega na tym, że eksperyment ma potwierdzić jedną z konkurencyjnych hipotez, co ma prowadzić do uznania jej za trafną, a drugie na tym, że odrzucamy którąś z hipotez, ale niekoniecznie uznajemy, że jej negacja zasługuje na akceptację, ponieważ może się okazać, że trzeba dokonać stosownej modyfikacji dotychczasowych rezultatów.
Osobom, które pamiętają fizykę szkolną, można przytoczyć następujący przykład. Swego czasu, w końcu XVIII w., konkurowały ze sobą dwie teorie światła, korpuskularna (niech to będzie H – światło jest strumieniem cząstek), proponowana przez Izaaka Newtona, i falowa (nie-H – w pozytywnym sformułowaniu – światło jest falą), sformułowana przez Christiana Huygensa – obie pochodziły jeszcze z XVII w.
Doświadczenia krzyżowe (powtarzane w laboratoriach szkolnych) nad dyfrakcją i interferencją promieni świetlnych przeprowadzone na początku XIX w. przez Augustina-Jeana Fresnela i Thomasa Younga doprowadziły do przyjęcia teorii falowej i odrzucenia korpuskularnej. Nowe dane w zakresie optyki i elektrodynamiki, a zwłaszcza mechaniki kwantowej, spowodowały, że obie teorie zostały uznane nie za konkurencyjne, a komplementarne (uzupełniające się).
Przenoszenie ustaleń metodologicznych charakteryzujących nauki przyrodnicze do analizy zjawisk społecznych, np.