Fiecare membru al unei populații ar trebui să aibă șanse egale de a fi selectat. Eșantionarea aleatorie este tehnica care îndeplinește această condiție. Atunci când este realizată corect, eșantionul rezultat este probabil să reprezinte populația cu o marjă de eroare calculabilă. Eșantionarea aleatorie simplă extrage nume sau numere din întâmplare; modelele mai complexe utilizează stratificarea sau gruparea, păstrând în același timp caracterul aleatoriu în cadrul etapelor.

Eșantionarea aleatorie stă la baza capacității de a generaliza de la un eșantion la o populație. Metodele nealeatoare - eșantioanele de conveniență, eșantioanele cu răspuns voluntar - pot fi mai ușor de obținut, dar introduc erori care nu pot fi corectate prin dimensiuni mai mari. Sondajele de opinie, verificările de control al calității și multe studii științifice se bazează pe eșantionarea aleatorie pentru validitatea lor.

În practică, aleatoriul perfect este adesea aproximat. Listele incomplete, lipsa de răspuns și constrângerile practice introduc imperfecțiuni. Cercetătorii raportează ratele de răspuns și discută posibilele erori, astfel încât cititorii să poată evalua puterea inferenței. În ciuda dificultăților sale, eșantionarea aleatorie rămâne standardul de aur pentru măsurarea reprezentativă.