Sampel acak adalah barisan variabel acak yang saling bebas dan berdistribusi identik (IID). Istilah sampel acak digunakan luas dalam statistika matematis, sedangkan singkatan IID sama lazimnya dalam probabilitas dasar; karena itu, bab ini dapat dipandang sebagai jembatan antara kedua bidang tersebut. Sebagian besar probabilitas dasar dan statistika matematis membahas variabel acak yang dibentuk dari sampel acak—rata-rata sampel, varians sampel, kovarians sampel, dan statistik terurut merupakan contoh yang sangat penting. Selain itu, dua teorema fundamental probabilitas, yaitu hukum bilangan besar dan teorema limit pusat, berkaitan dengan konvergensi rata-rata sampel.
Beberapa topik dalam bab ini dikaji dari dua sudut pandang—pertama dari sudut pandang deskriptif (tanpa asumsi bahwa data dihasilkan oleh suatu distribusi probabilitas yang mendasarinya), dan kedua dari sudut pandang probabilistik (dengan variabel-variabel diperlakukan sebagai variabel acak). Topik-topik tersebut mencakup rata-rata sampel, varians sampel, statistik terurut, serta kovarians, korelasi, dan regresi sampel.
Ada tiga macam kebohongan: kebohongan, kebohongan keji, dan statistika.—Diatribusikan kepada Benjamin Disraeli dalam Autobiografi Mark Twain karya Samuel Clemens.