Próba losowa to podzbiór populacji, w którym każdy członek ma równe szanse na wybór. Celem jest utworzenie grupy, która rzetelnie reprezentuje większą populację, z której została wylosowana.

Proste losowanie daje każdej osobie takie samo prawdopodobieństwo włączenia. Dobór warstwowy najpierw dzieli populację na podgrupy, a następnie losowo pobiera próbki w obrębie każdej z nich, zapewniając reprezentację ważnych kategorii. Dobór losowy zmniejsza błąd selekcji i wspiera uogólnianie statystyczne z próby na populację. W praktyce uzyskanie prawdziwie losowych próbek jest trudne; wiele badań opiera się na próbach dogodnych i zwraca uwagę na wynikające z nich ograniczenia możliwości uogólniania.

Wielkość próby również ma znaczenie. Większe próby losowe dają bardziej stabilne szacunki i węższe przedziały ufności. Organizacje sondażowe i badacze ankiet wkładają znaczny wysiłek w konstruowanie ram losowania i minimalizowanie braku odpowiedzi, tak aby ostateczna próba pozostała zbliżona do losowej.

Gdy każdy członek populacji ma taką samą szansę na pojawienie się w badaniu, próba jest losowa.