L'assignation aléatoire est la procédure qui consiste à répartir les participants dans les conditions expérimentales de manière aléatoire. Chaque personne a une chance égale d'être dans n'importe quel groupe.

Cette méthode est la pierre angulaire des véritables expériences. En répartissant uniformément les caractéristiques connues et inconnues des participants entre les différentes conditions, l'assignation aléatoire rend les groupes comparables dès le départ. Toute différence ultérieure observée dans la variable dépendante peut alors être attribuée à la variable indépendante plutôt qu'à des différences préexistantes entre les individus. Le tirage à pile ou face, les tables de nombres aléatoires ou les algorithmes informatiques sont des outils couramment utilisés.

L'assignation aléatoire se distingue de l'échantillonnage aléatoire. L'échantillonnage concerne la sélection des participants au sein d'une population ; l'assignation concerne leur répartition entre les différentes conditions. Une expérience peut recourir à l'assignation aléatoire même si l'échantillon lui-même n'est pas aléatoire. Lorsque l'assignation n'est pas aléatoire, le dispositif expérimental devient quasi-expérimental et les affirmations causales sont affaiblies.

Le hasard est utilisé délibérément afin qu'un biais systématique ne favorise pas une condition par rapport à une autre.