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Les statistiques offrent différentes méthodes d'échantillonnage pour traiter les grandes populations; deux méthodes courantes sont l'échantillonnage systématique et les techniques d'échantillonnage stratifié. L'échantillonnage systématique peut être utilisé avec un échantillonnage stratifié en s'assurant d'abord que la population globale a des sous-populations distinctes, puis en divisant les membres de la population en sous-groupes avant l'échantillonnage. Ensuite, une technique d'échantillonnage systématique est appliquée dans chaque groupe. La combinaison de techniques d'échantillonnage systématique et stratifié n'est appropriée que si des groupes distincts existent au sein d'une population et si les membres d'un groupe ne présentent pas de modèles qui se répètent avec une certaine périodicité.

Considérons une usine qui veut estimer le taux de défectuosité de la production de téléphones assemblés sur quatre lignes de production différentes. Chaque téléphone produit peut être facilement identifié avec une ligne de production spécifique, et l'usine peut effectuer un échantillonnage stratifié en divisant les téléphones en quatre groupes par ligne de production. Ce faisant, l'usine est en mesure d'obtenir un échantillon plus représentatif qu'en échantillonnant la population globale des téléphones.

Après avoir créé quatre strates distinctes, l'usine peut appliquer la méthode d'échantillonnage systématique à chaque groupe de téléphones en choisissant au hasard un membre dans chaque groupe, puis en sélectionnant le reste des téléphones à l'aide d'un intervalle. Malgré le choix d'un échantillon basé sur un intervalle prédéterminé, l'échantillonnage systématique est toujours considéré comme aléatoire puisque le point de départ est choisi arbitrairement.

Dans cet exemple, combiner un échantillonnage stratifié avec un échantillonnage systématique pourrait être inapproprié s'il n'y a pas de lignes de production distinctes et si la stratification de la population n'est pas possible. En outre, s'il y a un modèle dans les téléphones défectueux, l'échantillonnage systématique peut produire un biais dans les résultats et ne devrait pas être utilisé. Par exemple, si tous les dix téléphones de l'une des lignes de production sont produits par un stagiaire qui commet une erreur et produit un téléphone défectueux, l'échantillonnage systématique qui utilise un intervalle fixe peut entraîner la sélection de tout ou aucun téléphone défectueux.