O populație conține adesea subgrupuri distincte. Eșantionarea stratificată împarte populația în aceste subgrupuri (straturi) și apoi extrage un eșantion din fiecare. Metoda asigură reprezentarea fiecărui subgrup important, ceea ce poate îmbunătăți precizia și permite analiza separată a fiecărui strat.

Straturile sunt definite prin caracteristici relevante pentru întrebarea de cercetare - vârstă, regiune, segment de clienți sau linie de produse. Dimensiunile eșantioanelor din cadrul straturilor pot fi proporționale cu dimensiunea stratului sau pot fi egale dacă prioritatea este compararea între straturi. În cadrul fiecărui strat, selecția este de obicei aleatorie.

Eșantionarea stratificată este mai complexă de administrat decât eșantionarea aleatorie simplă, dar câștigul în reprezentativitate și eficiență justifică adesea efortul. Este utilizată pe scară largă în studiile de opinie, studiile de piață și controlul calității atunci când se știe că populația este eterogenă. Cheia este alegerea straturilor care contează pentru variabilele studiate.