العينة العشوائية هي مجموعة فرعية من مجتمع إحصائي، حيث يكون لكل فرد فيها فرصة متساوية للاختيار. والهدف هو إنتاج مجموعة تمثل المجتمع الإحصائي الأكبر الذي سُحبت منه تمثيلاً عادلاً.

تمنح العينة العشوائية البسيطة كل فرد نفس احتمالية الإدراج. أما العينة الطبقية، فتقسم المجتمع أولاً إلى مجموعات فرعية، ثم تأخذ عينة عشوائية من كل مجموعة، مما يضمن تمثيل الفئات المهمة. تقلل العينة العشوائية من تحيز الاختيار وتدعم التعميم الإحصائي من العينة إلى المجتمع. عملياً، يصعب الحصول على عينات عشوائية حقيقية؛ إذ تعتمد العديد من الدراسات على عينات ملائمة، وتشير إلى القيود الناتجة على إمكانية التعميم.

يُعدّ حجم العينة عاملاً مهماً أيضاً. فالعينات العشوائية الأكبر حجماً تُنتج تقديرات أكثر استقراراً وفترات ثقة أضيق. وتبذل مؤسسات استطلاعات الرأي وباحثو الاستطلاعات جهوداً كبيرة في بناء أطر المعاينة وتقليل عدم الاستجابة إلى أدنى حد، بحيث تبقى العينة النهائية قريبة من العشوائية.

عندما يكون لكل فرد من أفراد المجتمع نفس الفرصة للظهور في الدراسة، فإن العينة تكون عشوائية.