Tilfældig tildeling er proceduren, hvor deltagere tilfældigt placeres i forsøgsbetingelser. Hver person har lige mulighed for at være i en hvilken som helst gruppe.

Metoden er hjørnestenen i sande eksperimenter. Ved at fordele både kendte og ukendte deltagerkarakteristika jævnt på tværs af betingelserne, gør tilfældig tildeling grupperne sammenlignelige fra starten. Enhver efterfølgende forskel i den afhængige variabel kan derefter tilskrives den uafhængige variabel snarere end præeksisterende forskelle mellem mennesker. Møntkast, tilfældige taltabeller eller computeralgoritmer er almindelige værktøjer.

Tilfældig tildeling er forskellig fra tilfældig stikprøveudtagning. Stikprøveudtagning handler om, hvordan deltagere udvælges fra en population; tildeling handler om, hvordan disse deltagere er fordelt mellem betingelser. Et eksperiment kan bruge tilfældig tildeling, selvom selve stikprøven ikke er tilfældig. Når tildelingen ikke er tilfældig, bliver designet kvasieksperimentelt, og årsagspåstande svækkes.

Tilfældigheder bruges bevidst, så systematisk bias ikke favoriserer én betingelse frem for en anden.