모집단을 몇 개의 계층으로 나누고 각 계층에서 상호 독립적으로 표본을 임의 추출하는 방법. 계층 내의 원소들이 유사하거나 동질적일 경우 모수추정에서 상당히 좋은 결과를 얻을 수 있다. 예를 들어 시장조사를 할 때 상품소비자를 그 연령에 따라 5세 이하, 6~15세, 16~20세, 21~30세 등으로 나누고 각 부분에서 표본을 추출하는 것 등이다. 이 방법에서 각 층은 동질적이므로 표본추출률이 낮더라도 표본분산이 적기 때문에 표본조사의 결과로서 모집단의 성질을 추정할 때 신뢰성이 높다.