Dobór losowy – taki dobór elementów z populacji do próby statystycznej, w którym każda jednostka populacji ma znane, dodatnie prawdopodobieństwo znalezienia się w próbie, i dla każdego zestawu jednostek można ustalić prawdopodobieństwo tego, że ów zestaw w całości znajdzie się w próbie.
Dobór losowy nie wymaga, aby każda jednostka miała to samo prawdopodobieństwo wylosowania. Jeżeli każda jednostka z populacji jest losowana indywidualnie, niezależnie od innych jednostek oraz każda jednostka ma zapewnione jednakowe prawdopodobieństwo dostania się do próby, mówi się o prostej próbie losowej.
Badacz eksperymentuje na próbie, która jest podzespołem populacji, po to, aby nie badać całej populacji (populacje są zwykle bardzo liczne). W związku z tym zależy mu na tym, aby próba była jak najbardziej podobna do populacji (była miniaturką populacji). Jeśli próba jest taką miniaturką, to badacz może spodziewać się, że wyniki eksperymentu uzyskane na próbie byłyby takie same jak wyniki uzyskane na populacji. Można powiedzieć, że badacz stara się na podstawie własności próby (wartości estymatorów) oszacować własności populacji (wartości parametrów).