นักวิจัยที่ต้องการกำหนดการกระจายของคุณสมบัติบางอย่างในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์มักจะต้องเผชิญกับข้อจำกัดในการสุ่มตัวอย่าง ตัวอย่างเช่น บริษัทเหมืองแร่ที่ต้องการทราบเปอร์เซ็นต์ของแร่ในเหมืองไม่สามารถทดสอบทุกตารางนิ้วของพื้นที่เหมืองเพื่อระบุปริมาณแร่ได้ บริษัทอาจใช้การสุ่มตัวอย่างเชิงพื้นที่เพื่อทดสอบตัวอย่างตัวแทนทั่วทั้งเหมืองแทนเพื่อประเมินมูลค่ารวมของเหมือง
ในการสุ่มตัวอย่างเชิงพื้นที่ จะมีการสุ่มตัวอย่างจำนวนหนึ่งเพื่อกำหนดเนื้อหาของพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่ใหญ่ขึ้น จุดตัวอย่างแต่ละจุดจะมีข้อมูลเกี่ยวกับตัวแปรที่น่าสนใจ ณ ตำแหน่งนั้น การกระจายโดยรวมและความถี่ของตัวแปรที่สนใจจะถูกคำนวณสำหรับ พื้นที่ทั้งหมดขึ้นอยู่กับความถี่และการกระจายขององค์ประกอบตลอดการสุ่มตัวอย่างเชิงพื้นที่ ภูมิภาค.
การสุ่มตัวอย่างเชิงพื้นที่มีความสำคัญต่อการพิจารณาเนื้อหาของพื้นที่ขนาดใหญ่ การศึกษาเนื้อหาทั้งหมดของมวลดินขนาดใหญ่มักจะมีราคาแพงมาก การสุ่มตัวอย่างเชิงพื้นที่ช่วยให้เนื้อหาสามารถอนุมานได้โดยการศึกษาน้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ เมื่อรวบรวมข้อมูลแล้ว นักสถิติสามารถใช้วิธีการต่างๆ เช่น การถดถอยเชิงเส้น เพื่อคาดการณ์องค์ประกอบโดยรวมของพื้นที่ทางภูมิศาสตร์จากข้อมูลที่มีอยู่ในตัวอย่างแต่ละรายการ
หากเนื้อหาของพื้นที่ศึกษาแตกต่างกันไปตามจุดต่างๆ ในพื้นที่ พื้นที่จะเรียกว่าต่างกัน ช่องว่างที่แตกต่างกันอย่างมากอาจเป็นเรื่องยากที่จะศึกษาโดยใช้การสุ่มตัวอย่างเชิงพื้นที่ หากตัวอย่างเชิงพื้นที่ขาดหายไปส่วนหนึ่งของพื้นที่ที่แตกต่างจากพื้นที่อื่น ข้อสรุปที่วาดเกี่ยวกับทั้งหมดจากขั้นตอนการสุ่มตัวอย่างจะไม่ถูกต้อง สิ่งสำคัญคือต้องหลีกเลี่ยงการสุ่มตัวอย่างอคติตามความสะดวก เช่น บางส่วนของพื้นที่ที่เข้าถึงได้ง่ายขึ้นหรือถูกกว่า
นักวิจัยสามารถใช้เทคนิคการสุ่มตัวอย่างเชิงพื้นที่เพื่อศึกษาปัญหาที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น นักวิจัยทุ่งหญ้าแพรรี่ใช้การสุ่มตัวอย่างเชิงพื้นที่เพื่อระบุเนื้อหาของพืชและสัตว์ของทุ่งหญ้าแพรรีทั้งหมดโดยการสุ่มตัวอย่างสถานที่ตัวแทนบางแห่ง วิธีการเหล่านี้ยังสามารถใช้เพื่อศึกษาการมีอยู่ของชนิดพันธุ์ที่รุกรานหรือใกล้สูญพันธุ์ในอุทยานแห่งชาติและพื้นที่สัตว์ป่าอื่นๆ การใช้องค์กรและสังคมวิทยาสำหรับการสุ่มตัวอย่างเชิงพื้นที่รวมถึงการกำหนดมุมมองทางการเมืองหรือความชอบผลิตภัณฑ์ในพื้นที่การตลาดที่แตกต่างกัน