Každý člen populace by měl mít stejnou šanci být vybrán. Náhodný výběr je technika, která této podmínky dosahuje. Pokud je proveden správně, výsledný vzorek pravděpodobně reprezentuje populaci s vypočítatelnou tolerancí chyby. Jednoduchý náhodný výběr náhodně vybírá jména nebo čísla; složitější návrhy používají stratifikaci nebo shlukování a zároveň zachovávají náhodnost v rámci fází.

Náhodný výběr vzorku je základem schopnosti zobecnit výsledky ze vzorku na populaci. Nenáhodné metody – výběry z pohodlí, dobrovolné vzorky respondentů – mohou být sice snadněji získatelné, ale zavádějí zkreslení, které nelze napravit větším objemem populace. Průzkumy veřejného mínění, kontroly kvality a mnoho vědeckých studií se pro svou validitu spoléhají na náhodný výběr.

V praxi se dokonalá náhodnost často aproximuje. Neúplné seznamy, nereagování a praktická omezení s sebou nesou nedokonalosti. Výzkumníci uvádějí míru odpovědí a diskutují o možných zkresleních, aby čtenáři mohli posoudit sílu inference. Navzdory svým obtížím zůstává náhodný výběr zlatým standardem pro reprezentativní měření.