A populáció minden tagjának egyenlő esélyekkel kell rendelkeznie a kiválasztásra. A véletlenszerű mintavétel az a technika, amely ezt a feltételt eléri. Ha helyesen alkalmazzák, a kapott minta valószínűleg egy kiszámítható hibahatáron belül reprezentálja a populációt. Az egyszerű véletlenszerű mintavétel véletlenszerűen választ neveket vagy számokat; a bonyolultabb tervek rétegzést vagy klaszterezést alkalmaznak, miközben megőrzik a véletlenszerűséget a szakaszokon belül.

A véletlenszerű mintavételezés alátámasztja a mintából a populációra történő általánosítás képességét. A nem véletlenszerű módszerek – a kényelmi minták, az önkéntes válaszadáson alapuló minták – könnyebben elérhetők lehetnek, de olyan torzítást okoznak, amelyet a nagyobb mintaelemszám nem korrigálhat. A közvélemény-kutatások, a minőségellenőrzések és számos tudományos tanulmány érvényessége a véletlenszerű mintavételre támaszkodik.

A gyakorlatban a tökéletes véletlenszerűséget gyakran közelítik. A hiányos listák, a válaszadás hiánya és a gyakorlati korlátok tökéletlenségeket okoznak. A kutatók jelentik a válaszadási arányokat, és megvitatják az esetleges torzításokat, hogy az olvasók megítélhessék a következtetés erősségét. Nehézségei ellenére a véletlenszerű mintavétel továbbra is az aranystandard a reprezentatív méréshez.