Під імовірнісними розуміють відбори, за яких, по-перше, кожна одиниця генеральної сукупності зберігає рівну або майже рівну ймовірність бути відібраною до вибіркової сукупності і, по-друге, сформована таким чином вибіркова сукупність має бути досить великою за обсягом. За такого відбору елементи генеральної сукупності представлені у вибірці з імовірністю, близькою до відповідного значення в генеральній сукупності. Отже, у вибірковій сукупності немовби відтворюється розподіл ознак генеральної сукупності, що нас цікавлять.

У теорії вибіркового методу виділяють два різновиди ймовірнісних відборів: повторні та безповторні. Вони різняться між собою не тільки технікою відбору одиниць з генеральної сукупності, а й ступенем точності результатів. Під час повторного відбору одиниці сукупності зберігають однакову ймовірність потрапити до вибіркової сукупності. Це досягається шляхом повернення відібраних одиниць до генеральної сукупності. Відбір немовби починається спочатку. Під чає безповторного відбору ймовірність одиниць потрапити до вибіркової сукупності постійно зростає, оскільки відібрані одиниці вже не беруть участі в подальшому відборі. Зазначимо, що середні квадратичні помилки без-повторних відборів завжди менші від середніх квадратичних помилок повторних відборів такого самого обсягу. Тому використання формул розрахунку статистичних помилок повторної вибірки підвищує надійність результатів, одержаних у безповторному відборі.

Практично ймовірнісна вибірка може використовуватися лише за умови вивчення невеликих об’єктів. Це пов’язане з труднощами складання списків одиниць спостереження, включених до об’єкта дослідження. Ймовірнісний відбір застосовується в тому разі, коли відсутні попередні дані про розподіл потрібних характеристик генеральної сукупності. Це пояснюється тим, що питання про репрезентативність імовірнісної вибірки розв’язується переважно на етапі відбору одиниць дослідження. Цей етап потребує створення умов, за яких елементи генеральної сукупності мають однакову ймовірність потрапити до вибіркової сукупності.