Dans un échantillonnage aléatoire simple (EAS), chaque membre d'une population a une chance égale d'être inclus à l'intérieur de l'échantillon. Chaque combinaison de membres de la population a aussi une chance égale de composer l'échantillon. Ces deux propriétés sont ce qui définit un échantillonnage aléatoire simple. On doit dresser une liste de toutes les unités incluses dans la population observée pour sélectionner un échantillon aléatoire simple.

Exemple 1 : Il faudrait numéroter dans un ordre séquentiel chaque entrée ou inscription pour prélever un échantillon aléatoire simple d'un annuaire téléphonique. S'il y avait 10 000 entrées dans l'annuaire téléphonique et si la taille de l'échantillon était 2 000 numéros, un ordinateur devrait alors générer au hasard 2 000 numéros entre 1 et 10 000. Chaque numéro aurait la même chance qu'un autre d'être généré par l'ordinateur (ce qui respecterait l'exigence de l'échantillonnage aléatoire simple : une chance égale pour chaque unité). Les 2 000 entrées dans l'annuaire téléphonique correspondant aux 2 000 numéros aléatoires générés par l'ordinateur composeraient l'échantillon.

Un échantillonnage aléatoire simple peut s'effectuer avec ou sans remplacement. Un échantillon avec remplacement signifie qu'il est possible que l'entrée dans l'annuaire téléphonique échantillonnée soit sélectionnée deux fois ou plus. Habituellement, l'échantillonnage aléatoire simple est effectué sans remplacement, parce qu'il est plus pratique et donne des résultats plus précis. Nous ferons référence à l'échantillonnage sans remplacement lorsque nous traiterons de l'échantillonnage aléatoire simple aux fins des présentes descriptions.

L'échantillonnage aléatoire simple est la méthode d'échantillonnage la plus facile à appliquer et la plus couramment utilisée. L'avantage de cette technique tient au fait qu'elle n'exige pas de données additionnelles dans la base de sondage (comme des régions géographiques) autres que la liste complète des membres de la population observée et l'information pour les contacter. Également, puisque l'échantillonnage aléatoire simple est une méthode simple et que la théorie qui la sous-tend est bien établie, il existe des formules-types pour déterminer la taille de l'échantillon, les estimations, etc., et ces formules sont faciles à utiliser.

D'un autre côté, cette technique ne fait aucunement appel aux données auxiliaires contenues dans la base de sondage (p.ex., le nombre d'employés de chaque entreprise) qui pourraient rendre le plan d'échantillonnage plus efficace. En outre, même s'il est facile d'appliquer l'échantillonnage aléatoire simple à de petites populations, le faire peut être coûteux et irréalisable pour de grandes populations, parce qu'il faut en identifier et en étiqueter toutes les unités avant l'échantillonnage. Son application peut également être coûteuse s'il faut effectuer des interviews sur place, puisqu'il est possible que l'échantillon soit géographiquement distribué dans toute la population.

Un tirage à la loterie est un bon exemple d'échantillonnage aléatoire simple. Par exemple, lorsqu'un échantillon de six numéros est généré au hasard à partir d'une population de 49 numéros, chacun de ces derniers a une chance égale d'être sélectionné et chaque combinaison de six numéros a la même chance d'être la combinaison gagnante. Même si les gens tendent à éviter une combinaison comme 1-2-3-4-5-6, cette combinaison a la même chance d'être la série gagnante de numéros que la combinaison 8-15-21-28-32-40.

Exemple 2 : Supposons que notre université compte 500 étudiants et que nous devons mener une courte enquête sur la qualité des aliments servis au restau U. Nous déterminons qu'un échantillon de 10 étudiants devrait suffire à nos fins. Pour obtenir notre échantillon, nous attribuons à chaque étudiant de notre université un numéro compris entre 1 et 500. Pour sélectionner cet échantillon, nous utilisons une table de numéros générés au hasard. Tout ce que nous avons à faire consiste à prendre un point de départ à l'intérieur de la table (un numéro de rangée et un numéro de colonne) et à examiner les numéros aléatoires qui y figurent. Dans ce cas, puisque les données ne dépassent pas trois chiffres, les numéros aléatoires devraient renfermer trois chiffres également. Nous ne tenons pas compte des numéros aléatoires supérieurs à 500, parce qu'ils ne correspondent à aucun des étudiants de notre université. Rappelons-nous que notre échantillon est un échantillon sans remplacement et que, si un numéro se répète, nous devons le sauter et utiliser le numéro aléatoire suivant. Les 10 premiers numéros différents entre 001 et 500 composent notre échantillon.

Exemple 3 : Imaginons que nous sommes propriétaire d'un cinéma et que nous y organiserons un festival de films d'horreur le mois prochain. Pour déterminer quels films d'horreur nous y présenterons, nous voulons demander à des cinéphiles lesquels parmi les films que nous leur énumérerons ils préfèrent. Pour dresser la liste des films nécessaire à notre sondage, nous décidons d'échantillonner 100 des 1 000 meilleurs films d'horreur de tous les temps. La population des films d'horreur se divise en proportions égales entre les films classiques (tournés en ou avant 1969) et les films modernes (produits en ou après 1970). L'une des façons d'obtenir un échantillon consisterait à écrire tous les titres des films sur des bouts de papier et à les placer dans une boîte et à tirer ensuite 100 titres et nous aurions alors notre échantillon. En utilisant cette méthode, nous aurions l'assurance que chaque film courrait une chance égale d'être sélectionné.

Nous pourrions aussi calculer la probabilité de sélection de tel ou tel film. Puisque nous connaissons la taille de l'échantillon (n) et la population totale (N), calculer la probabilité pour un film d'horreur d'être inclus dans notre échantillon deviendrait une simple question de division :

Probabilité de sélection (la même pour chaque film)

= (n ÷ N) x 100 %

= (100 ÷ 1 000) x 100 %

= 10 %

Cela signifie que chaque titre de film inscrit sur notre liste aurait 10 % de chances ou 1 chance sur 10 d'être sélectionné.

Nous pouvons constater que l'un des inconvénients de l'échantillonnage aléatoire simple (parce que ce n'est pas le seul, mais c'en est un important) est le fait que nous savons que la population se compose de 500 films classiques et de 500 films modernes et que nous connaissons la date de parution sur les écrans de chaque film à partir de la base de sondage, mais qu'on n'utilise aucunement cette information. L'échantillon en question pourrait renfermer 77 films classiques et 23 films modernes, qui ne seraient pas représentatifs de la population entière des films d'horreur.