Setiap anggota populasi harus memiliki peluang yang sama untuk dipilih. Pengambilan sampel acak adalah teknik yang mencapai kondisi tersebut. Jika dilakukan dengan benar, sampel yang dihasilkan kemungkinan besar akan mewakili populasi dalam batas kesalahan yang dapat dihitung. Pengambilan sampel acak sederhana mengambil nama atau angka secara acak; desain yang lebih kompleks menggunakan stratifikasi atau pengelompokan sambil mempertahankan keacakan dalam setiap tahapan.

Pengambilan sampel acak mendasari kemampuan untuk melakukan generalisasi dari sampel ke populasi. Metode non-acak—sampel kenyamanan, sampel respons sukarela—mungkin lebih mudah diperoleh tetapi memperkenalkan bias yang tidak dapat dikoreksi dengan ukuran yang lebih besar. Jajak pendapat, pemeriksaan kendali mutu, dan banyak studi ilmiah bergantung pada pengambilan sampel acak untuk validitasnya.

Dalam praktiknya, keacakan sempurna sering kali didekati. Daftar yang tidak lengkap, tidak adanya respons, dan kendala praktis menimbulkan ketidaksempurnaan. Para peneliti melaporkan tingkat respons dan membahas kemungkinan bias sehingga pembaca dapat menilai kekuatan kesimpulan. Terlepas dari kesulitannya, pengambilan sampel acak tetap menjadi standar emas untuk pengukuran yang representatif.