В популяции часто встречаются отдельные подгруппы. Стратифицированная выборка делит популяцию на эти подгруппы (страты), а затем из каждой из них отбирается выборка. Этот метод гарантирует представительство каждой важной подгруппы, что может повысить точность и позволить проводить отдельный анализ каждой страты.

Страты определяются характеристиками, имеющими отношение к исследовательскому вопросу — возраст, регион, сегмент клиентов или линейка продуктов. Размеры выборки внутри страт могут быть пропорциональны размеру страты или могут быть равными, если приоритетом является сравнение между стратами. Внутри каждой страты отбор обычно осуществляется случайным образом.

Стратифицированная выборка сложнее в проведении, чем простая случайная выборка, но повышение репрезентативности и эффективности часто оправдывает затраченные усилия. Она широко используется в исследованиях общественного мнения, маркетинговых исследованиях и контроле качества, когда известно, что популяция неоднородна. Ключевым моментом является выбор страт, имеющих значение для изучаемых переменных.