總體中的每個成員都應該有相同的被選中機會。隨機抽樣是實現這一目標的技術。如果操作得當，所得樣本在可計算的誤差範圍內很可能代表總體。簡單隨機抽樣是隨機抽取姓名或數字；較複雜的設計則採用分層或整群抽樣，同時在各階段保持隨機性。

隨機抽樣是能夠將樣本結果推廣到總體的基礎。非隨機方法——例如便利抽樣和自願應答抽樣——雖然更容易獲得樣本，但會引入無法透過增加樣本量來糾正的偏差。民意調查、品質控制檢查和許多科學研究都依賴隨機抽樣來確保其有效性。

在實踐中，完全隨機性往往難以實現。不完整的名單、無回應以及實際的限制都會引入誤差。研究人員會報告回應率並討論可能的偏差，以便讀者判斷推論的可靠性。儘管有許多困難，隨機抽樣仍然是代表性測量的黃金標準。