Un échantillon aléatoire est un sous-ensemble d'une population dans lequel chaque membre a une chance égale d'être sélectionné. L'objectif est de constituer un groupe représentatif de la population dont il est issu.

L'échantillonnage aléatoire simple donne à chaque individu la même probabilité d'inclusion. L'échantillonnage stratifié divise d'abord la population en sous-groupes, puis effectue un échantillonnage aléatoire au sein de chaque sous-groupe, assurant ainsi la représentation des catégories importantes. L'échantillonnage aléatoire réduit le biais de sélection et permet une généralisation statistique de l'échantillon à la population. En pratique, il est difficile d'obtenir des échantillons véritablement aléatoires ; de nombreuses études s'appuient sur des échantillons de commodité et soulignent les limites de généralisation qui en découlent.

La taille de l'échantillon est également importante. Des échantillons aléatoires plus grands produisent des estimations plus stables et des intervalles de confiance plus étroits. Les instituts de sondage et les chercheurs en enquêtes consacrent des efforts considérables à la construction de bases de sondage et à la minimisation de la non-réponse afin que l'échantillon final reste le plus proche possible d'un échantillon aléatoire.

Lorsque chaque membre de la population a la même chance de figurer dans l'étude, l'échantillon est aléatoire.