Itt olyan teljesen randomizált terveket vizsgálunk, amelyeknek egy elsődleges tényezője van. A kísérlet egy válaszváltozó értékeit hasonlítja össze az adott elsődleges tényező különböző szintjei alapján.
A teljesen randomizált tervek esetében az elsődleges tényező szintjeit véletlenszerűen osztják ki a kísérleti egységek között. Véletlenszerűség alatt azt értjük, hogy a kísérleti egységek futási sorrendjét véletlenszerűen határozzák meg. Például, ha az elsődleges faktornak 3 szintje van, és minden szintet 2 alkalommal kell lefuttatni, akkor 6 faktorális lehetséges lefutási sorrend van (vagy 6! módja van a kísérleti próbák elrendezésének). A replikáció miatt az egyedi sorrendek száma 90 (mivel 90 = 6!/(2!*2!*2!*2!)). Egy példa a nem véletlenszerű tervezésre az lenne, ha mindig 2 ismétlést futtatnánk az első szintre, majd 2-t a második szintre, és végül 2-t a harmadik szintre. A lefutások véletlenszerűvé tételének egyik módja az lenne, ha 6 papírlapot tennénk egy dobozba, amelyből 2 az 1. szintet, 2 a 2. szintet és 2 a 3. szintet tartalmazza. Minden futás előtt vakon kihúznánk a dobozból az egyik cédulát, és a kiválasztott szintet használnánk a kísérlet következő futásához.