Die Zufallsstichprobe bezeichnet eine Stichprobe, bei der eine Zufallsauswahl aus einer bestimmten Population gezogen wird und die diese Population dann weitgehend repräsentiert.
Bei einer Zufallsstichprobe muss jedes Element der Grundgesamtheit eine positiv angebbare Wahrscheinlichkeit größer 0 besitzen, in die Stichprobe zu gelangen und jedes Element muss zumindest theoretisch die gleiche Wahrscheinlichkeit besitzen. Das entspricht dem Prinzip „Zufall“.
Praxis: Nur von Zufallsstichproben kann ein Rückschluss auf eine Gesamtheit gezogen werden. In der Praxis ist eine reine, völlig korrekte Zufallsstichprobe oft nur schwer möglich, da selten alle Elemente der Grundgesamtheit die gleiche Wahrscheinlichkeit haben, in die Stichprobe zu gelangen. Dazu wäre nötig, dass alle Personen aus der Grundgesamtheit verfügbar sind. Benutzt man z.B. Adresskarteien, aus denen jede n-te Person in die Stichprobe gelangt, steht man immer vor dem Problem der Aktualität dieser Kartei. Personen können gestorben oder verzogen sein oder neu dazu gekommen und noch nicht registriert sein.