Mẫu ngẫu nhiên là một tập hợp con của một quần thể mà trong đó mỗi thành viên đều có cơ hội được chọn như nhau. Mục tiêu là tạo ra một nhóm đại diện công bằng cho quần thể lớn hơn mà từ đó nó được lấy ra.

Lấy mẫu ngẫu nhiên đơn giản cho mỗi cá nhân cùng xác suất được chọn. Lấy mẫu phân tầng trước tiên chia dân số thành các nhóm nhỏ và sau đó lấy mẫu ngẫu nhiên trong mỗi nhóm, đảm bảo sự đại diện của các nhóm quan trọng. Lấy mẫu ngẫu nhiên làm giảm sai lệch chọn mẫu và hỗ trợ khái quát hóa thống kê từ mẫu đến toàn bộ dân số. Trên thực tế, rất khó để có được các mẫu ngẫu nhiên thực sự; nhiều nghiên cứu dựa vào các mẫu thuận tiện và lưu ý những hạn chế về khả năng khái quát hóa do đó.

Kích thước mẫu cũng rất quan trọng. Mẫu ngẫu nhiên lớn hơn sẽ cho ra các ước tính ổn định hơn và khoảng tin cậy hẹp hơn. Các tổ chức thăm dò ý kiến ​​và các nhà nghiên cứu khảo sát đầu tư rất nhiều công sức vào việc xây dựng khung lấy mẫu và giảm thiểu tỷ lệ không phản hồi để mẫu cuối cùng vẫn gần với tính ngẫu nhiên.

Khi mọi thành viên trong quần thể đều có cùng cơ hội xuất hiện trong nghiên cứu, thì mẫu được chọn là ngẫu nhiên.