A amostra aleatória estratificada se assemelha à amostra aleatória simples, pois consiste em dois ou mais estágios, com o emprego de amostragem aleatória simples em cada um deles. Também é uma amostra probabilística, porém, ao contrário da amostra aleatória simples, na amostra aleatória estratificada a probabilidade de cada pessoa fazer parte da pesquisa não é a mesma. Digamos, por exemplo, que a Coca-cola esteja fazendo uma pesquisa com os seus consumidores e estabeleça como critério de estratificação a faixa etária. Se ela vai pesquisar uma pessoa de cada estrato, e estabelece 3 estratos (de 15 a 30 anos, de 31 a 45 anos e de 46 a 60 anos), e se a população de 15 a 30 anos é duas vezes maior do que a de 46 a 60, então, qualquer consumidor de 15 a 30 anos tem uma chance duas vezes maior de ser selecionado para a pesquisa do que um consumidor de 46 a 60 anos.

A amostra aleatória estratificada eleva a precisão, a eficiência e a correção da amostra. Ela aumenta a precisão porque resulta em decréscimo do erro-padrão. Além disso, as informações e análises de cada estrato são úteis e necessárias. Não é usada em grande escala, pois depende da determinação da média e do desvio-padrão de cada estrato.