Peneliti yang ingin menentukan distribusi properti tertentu di atas ruang geografis biasanya dihadapkan pada keterbatasan sampling. Sebagai contoh, perusahaan pertambangan yang ingin mengetahui persentase kandungan bijih dalam suatu tambang tidak dapat menguji setiap jengkal area tambang untuk mengetahui kandungannya. Sebagai gantinya, perusahaan mungkin menggunakan pengambilan sampel spasial untuk menguji sampel yang representatif di seluruh tambang untuk memperkirakan nilai total tambang.
Dalam sampling spasial, sejumlah sampel diambil untuk menentukan isi wilayah geografis yang lebih luas. Setiap titik sampel berisi informasi tentang variabel yang diminati pada lokasi spasial tersebut. Distribusi keseluruhan dan frekuensi variabel yang menarik kemudian dihitung untuk seluruh area berdasarkan frekuensi dan distribusi elemen di seluruh sampel spasial wilayah.
Pengambilan sampel spasial sangat penting untuk menentukan isi area yang luas. Mempelajari isi total dari daratan yang luas biasanya sangat mahal. Pengambilan sampel spasial memungkinkan konten disimpulkan dengan mempelajari kurang dari 1 persen wilayah geografis. Setelah data dikumpulkan, ahli statistik dapat menggunakan metode seperti regresi linier untuk memperkirakan komposisi keseluruhan wilayah geografis dari informasi yang terkandung dalam sampel individu.
Jika isi suatu ruang belajar bervariasi pada titik-titik yang berbeda dalam ruang tersebut, maka daerah tersebut disebut heterogen. Ruang yang sangat heterogen bisa sulit untuk dipelajari dengan menggunakan sampling spasial; jika sampel spasial melewatkan sebagian area yang berbeda dari area lainnya, maka kesimpulan yang ditarik tentang keseluruhan dari prosedur pengambilan sampel tidak akan akurat. Penting untuk menghindari bias pengambilan sampel berdasarkan kenyamanan, seperti bagian dari area yang lebih mudah atau lebih murah untuk diakses.
Peneliti dapat menerapkan teknik sampling spasial untuk mempelajari berbagai masalah. Misalnya, peneliti padang rumput menggunakan sampling spasial untuk menentukan kandungan flora dan fauna dari seluruh padang rumput dengan mengambil sampel lokasi tertentu yang representatif. Metode ini juga dapat digunakan untuk mempelajari keberadaan spesies invasif atau terancam punah di taman nasional dan kawasan satwa liar lainnya. Penggunaan korporat dan sosiologis untuk pengambilan sampel spasial termasuk menentukan pandangan politik atau preferensi produk di seluruh area pemasaran yang berbeda.