A partir d’une liste numérotée, il permet de donner à toutes les combinaisons possibles de N unités d'observation (individus, quadrats, ...) la même chance de représenter la population. Il est utile lorsque la population (ou tout au moins le milieu étudié) est homogène et que chaque unité d’échantillonnage a la même probabilité 1/N d’être extraite. Les tirages sont indépendants et les biais nuls (en théorie, à la limite).
La moyenne et la variance d'un échantillon et d'une population sont obtenues par les expressions :
et 
et 
Pour obtenir des estimations par intervalles de confiance des paramètres étudiés et en déduire la taille de l’échantillon, il faut considérer les conditions suivantes avec un risque d’erreur α réparti symétriquement :
Pour une Moyenne
: si la population est Normale ou n>30, alors
et
Si n<30 ou inconnue, alors
et
Pour une fréquence : si n>30 ou np>20, alors
et
Si p inconnue et np<10, alors
et
Lorsque la taille N de la population est considérée infinie, n/N tend vers zéro et le coefficient d’exhaustivité 
peut être négligé. Dans le cas d’un tirage avec remise, il n’existe pas. Dans les deux cas, les calculs sont simplifiés.
Références
FIERS V. (2003). Etudes scientifiques en espaces naturels - Cadre méthodologique pour le recueil et le traitement de données naturalistes. GIP ATEN, Montpellier.
FIERS V. et Al. (2004). Guide pratique - Principales méthodes d'inventaire et de suivi de la biodiversité. Réserves Naturelles de France, Quétigny.
SOUTHWOOD T.R.E., HENDERSON P.A. (2000 - Third edition). Ecological methods. Blackwell Science, Oxford.
GREENWOOD J.J.D., ROBINSON R.A. (2006 - Second edition). Principles of sampling. in Ecological Census Techniques. SUTHERLAND W.J., Cambridge University Press, Cambridge.
TOMASSONE R., DERVIN C., MASSON JP. (1993). Biométrie - Modélisation de phénomènes biologiques. Masson, Paris.
VILAIN M. (1999). Méthodes expérimentales en agronomie. Technique & Documentation, Paris.
