总体通常包含不同的亚群体。分层抽样将总体划分为这些亚群体（层），然后从每一层抽取样本。该方法确保每个重要的亚群体都被代表，从而提高抽样精度，并允许对每一层进行单独分析。

研究分层依据与研究问题相关的特征进行划分，例如年龄、地区、客户群体或产品线。分层内的样本量可以与该分层的规模成比例，也可以相等（如果分层间的比较是首要考虑因素）。在每个分层内，样本选择通常是随机的。

分层抽样比简单随机抽样更复杂，但其在代表性和效率方面的提升通常足以弥补所付出的努力。当已知总体具有异质性时，分层抽样被广泛应用于民意调查、市场调查和质量控制。关键在于选择对所研究变量至关重要的分层。