Uma população contém frequentemente subgrupos distintos. A amostragem estratificada divide a população nestes subgrupos (estratos) e, em seguida, extrai uma amostra de cada um. O método garante que todos os subgrupos importantes são representados, o que pode melhorar a precisão e permitir a análise separada de cada estrato.

Os estratos são definidos por características relevantes para a questão de investigação — idade, região, segmento de clientes ou linha de produtos. O tamanho da amostra dentro de cada estrato pode ser proporcional ao seu tamanho ou igual, caso a prioridade seja a comparação entre estratos. Dentro de cada estrato, a seleção é geralmente aleatória.

A amostragem estratificada é mais complexa de gerir do que a amostragem aleatória simples, mas o ganho em representatividade e eficiência justifica, geralmente, o esforço. É amplamente utilizada em sondagens de opinião, estudos de mercado e controlo de qualidade quando a população é reconhecidamente heterogénea. O fundamental é escolher estratos relevantes para as variáveis ​​​​em estudo.