Chaque membre d'une population doit avoir une chance égale d'être sélectionné. L'échantillonnage aléatoire est la technique qui permet d'atteindre cet objectif. Lorsqu'il est correctement réalisé, l'échantillon obtenu est susceptible de représenter la population à une marge d'erreur calculable près. L'échantillonnage aléatoire simple consiste à tirer des noms ou des numéros au hasard ; des méthodes plus complexes utilisent la stratification ou le regroupement tout en préservant l'aléatoire à chaque étape.

L'échantillonnage aléatoire est fondamental pour généraliser les résultats d'un échantillon à une population. Les méthodes non aléatoires (échantillons de commodité, échantillons de volontaires) sont certes plus faciles à mettre en œuvre, mais elles introduisent des biais qu'un échantillon plus important ne peut corriger. La validité des sondages d'opinion, des contrôles de qualité et de nombreuses études scientifiques repose sur l'échantillonnage aléatoire.

En pratique, on s'approche souvent d'un hasard parfait. Les listes incomplètes, les non-réponses et les contraintes pratiques introduisent des imperfections. Les chercheurs indiquent les taux de réponse et discutent des biais possibles afin que les lecteurs puissent évaluer la robustesse des conclusions. Malgré ses difficultés, l'échantillonnage aléatoire demeure la méthode de référence pour une mesure représentative.