Tässä tarkastellaan täysin satunnaistettuja malleja, joissa on yksi päätekijä. Kokeessa verrataan vastemuuttujan arvoja kyseisen primääritekijän eri tasojen perusteella.
Täysin satunnaistetuissa koeasetelmissa primääritekijän tasot jaetaan satunnaisesti koeyksiköille. Satunnaistamisella tarkoitetaan sitä, että koeyksiköiden ajojärjestys määräytyy satunnaisesti. Jos esimerkiksi primääritekijän tasoja on 3 ja kukin taso ajetaan 2 kertaa, on olemassa 6 mahdollista faktoriaalista ajosekvenssiä (tai 6! tapaa järjestää koekokeet). Toistamisen vuoksi ainutkertaisten järjestysten määrä on 90 (koska 90 = 6!/(2!*2!*2!*2!)). Esimerkki satunnaistamattomasta suunnittelusta olisi, että ensimmäiselle tasolle tehtäisiin aina 2 toistoa, sitten 2 toiselle tasolle ja lopuksi 2 kolmannelle tasolle. Satunnaistamiseksi yksi tapa olisi laittaa laatikkoon 6 paperilappua, joista 2:lla on taso 1, 2:lla taso 2 ja 2:lla taso 3. Ennen jokaista suoritusta yksi lapuista arvottaisiin sokkona laatikosta, ja valittua tasoa käytettäisiin seuraavassa kokeen suorituksessa.