ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง ในภาษาทางสถิติ มีมโนทัศน์พื้นฐานอยู่คำหนึ่งคือ การสุ่ม (Sampling) ปัญหาทางสถิติโดยมากค่าของการวัดจะได้มาจากกลุ่มตัวอย่าง ซึ่งกลุ่มตัวอย่างจะได้มาจากประชากรที่มีขนาดใหญ่
ประชากร คือ กลุ่มของการวัดทั้งหมดที่สนใจศึกษา
ตัวอย่าง คือ สับเซตของการวัดที่มาจากประชากรที่สนใจศึกษา
สำหรับการทดลองวัดอุณหภูมิของร่างกายมนุษย์ กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการทดลองวัดอุณหภูมิของร่างกายมี 148 คน เราจะคาดหวังว่า กลุ่มตัวอย่างจะเป็นตัวแทนที่ดีของกลุ่มประชากรทั้งหมดที่อยู่บนโลก
ในความเป็นจริงแล้วเราสนใจจะศึกษาอะไร? ความจริงเราสนใจที่จะศึกษาประชากรทั้งหมดแต่ประชากรอาจจะยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะวัด เป็นเพียงความฝันที่จะพยายามบันทึกอุณหภูมิร่างกายของทุก ๆ คนบนโลก ดังนั้นเราจึงพยายามที่จะอธิบายหรือทำนายพฤติกรรมของประชากรโดยอ้างอิงจากกลุ่มตัวอย่างที่สุ่มมาจากประชากร
ดังนั้นในการวิจัยจำเป็นที่จะต้องนิยามประชากรให้ชัดเจนว่าผู้วิจัยต้องการศึกษากับกลุ่ม
ประชากรใด จากนั้นจึงสุ่มกลุ่มตัวอย่างมาศึกษา โดยอาศัยเทคนิคการสุ่มตัวอย่าง