Bir popülasyon genellikle birbirinden farklı alt gruplar içerir. Tabakalı örnekleme, popülasyonu bu alt gruplara (tabakalara) ayırır ve ardından her birinden bir örneklem alır. Bu yöntem, her önemli alt grubun temsil edilmesini sağlar, bu da hassasiyeti artırabilir ve her tabakanın ayrı ayrı analiz edilmesine olanak tanır.

Katmanlar, araştırma sorusuyla ilgili özelliklere göre tanımlanır; bunlar yaş, bölge, müşteri segmenti veya ürün grubu olabilir. Katmanlar içindeki örneklem büyüklükleri, katmanın büyüklüğüyle orantılı olabilir veya katmanlar arası karşılaştırma öncelikli ise eşit olabilir. Her katman içinde seçim genellikle rastgele yapılır.

Katmanlı örnekleme, basit rastgele örneklemeye göre uygulanması daha karmaşıktır, ancak temsil edilebilirlik ve verimlilikteki kazanımlar genellikle çabayı haklı çıkarır. Nüfusun heterojen olduğu bilindiğinde, kamuoyu araştırmalarında, pazar araştırmalarında ve kalite kontrolünde yaygın olarak kullanılır. Önemli olan, incelenen değişkenler için önemli olan katmanları seçmektir.