Pengambilan sampel populasi mengacu pada proses di mana sekelompok individu yang representatif dipilih dari suatu populasi untuk tujuan analisis statistik. Melakukan pengambilan sampel populasi dengan benar sangat penting, karena kesalahan dapat menyebabkan data tidak valid atau menyesatkan. Ada sejumlah teknik yang digunakan dalam pengambilan sampel populasi untuk memastikan bahwa individu dapat digunakan untuk menghasilkan data yang pada gilirannya dapat digunakan untuk membuat generalisasi tentang populasi yang lebih besar.
Pengambilan sampel statistik adalah alat penelitian yang penting untuk sejumlah disiplin ilmu, karena memungkinkan orang untuk belajar lebih banyak tentang suatu populasi tanpa mempelajari setiap individu dalam populasi tersebut. Namun, karena pengambilan sampel statistik tidak memeriksa setiap individu dengan cermat, hal itu rentan terhadap kesalahan. Oleh karena itu, banyak peneliti mencurahkan sebagian besar waktu mereka untuk pengambilan sampel populasi untuk memastikan bahwa hal itu dilakukan dengan cara yang akan tahan terhadap pengawasan oleh peneliti dan ilmuwan lain.
Langkah pertama dalam pengambilan sampel populasi adalah mengidentifikasi populasi yang peneliti ingin pelajari lebih lanjut. Jika, misalnya, seseorang ingin mengetahui berapa banyak orang Afrika-Amerika yang memiliki kucing, para peneliti mengetahui bahwa populasi yang diteliti adalah komunitas Afrika-Amerika. Pengambilan sampel populasi digunakan untuk memilih individu yang representatif dari komunitas yang luas ini sehingga perkiraan tentang kepemilikan kucing di antara anggota komunitas lainnya dapat diekstrapolasi.
Salah satu teknik pengambilan sampel populasi yang paling umum adalah pengambilan sampel acak, di mana seorang peneliti pada dasarnya menarik nama dari topi. Seorang ilmuwan juga dapat menggunakan sampling cluster, sebuah teknik di mana populasi yang lebih besar dipecah menjadi cluster yang lebih kecil; beberapa dari cluster ini dipilih secara acak untuk dipelajari. Teknik umum lainnya adalah pengambilan sampel sistematis, di mana seorang peneliti mengambil setiap individu ke-n dari populasi yang dia pelajari untuk mengumpulkan informasi.
Ada bermacam-macam permutasi lain dari teknik pengambilan sampel ini yang digunakan untuk mengumpulkan data. Secara umum, semakin besar ukuran sampel, semakin baik hasil yang dihasilkan. Apa yang kebanyakan ahli statistik coba hindari adalah convenience sampling, di mana sampel individu yang mudah diakses digunakan, daripada sampel beragam dari populasi yang lebih luas. Contoh convenience sampling adalah penempatan setumpuk survei di satu klinik medis, yang mungkin mengungkapkan informasi tentang populasi yang menggunakan klinik medis tersebut, tetapi tidak harus serangkaian hasil yang dapat diinterpretasikan secara lebih luas.