Dentro del análisis analítico completo, uno de los pasos es el muestreo analítico, a partir del cual se toma una muestra representativa de todo el material, que luego será analizada en etapas posteriores.
Este tipo de muestreo, en donde se toma una muestra representativa de todo el material para sacar conclusiones de toda la población, se conoce como muestreo estadístico. Las muestras pueden ser heterogéneas, como una pila de mineral, o estar en distintos estados de agregación. En estos casos, el resultado final dependerá de la forma en que tomen las muestras y del tratamiento que reciben después de recolectadas. El almacenamiento de las muestras se realiza, en general, en recipientes plásticos y los metales en medio ácido.
Para la toma de muestra de rocas y minerales, se utiliza el método de muestreo a granel. Para muestras homogéneas, solo necesito tomar un incremento (la cantidad más pequeña que voy a tomar). Para muestras heterogéneas, se han de tomar un incremento de cada tipo de partícula.
Otra forma de muestreo, es el muestreo aleatorio, en donde se toman muestras en distintos puntos al azar. Este método permite obtener información no sesgada.
El muestreo por criterio, es opuesto al muestreo aleatorio, y puede utilizarse cuando se cuenta con información de la población. Es más sesgado que el aleatorio y permite eliminar variables independientes.
El muestreo sistemático permite obtener muestras a intervalos regulares en el espacio y en el tiempo. Por ejemplo, en un campo de 1000 hectáreas lo divido en celdas y analizo el centro de cada celda.
Por último, se puede recurrir al muestreo por apilado y cuarteado, que se utiliza cuando deben tomarse muestras de un camión. Cada palazo que se toma del camión deberá ser de la punta de pila, ya que de esta manera, se distribuye la sustancia. Luego se la coloca en el piso formando un cuadrado como en la figura, y se divide en cuartos. Se tomarán como muestras iniciales dos cuartos opuestos (1 y 3, o 2 y 4). Se repite el cuarteado hasta obtener muestras acordes para llevar al laboratorio (1 o 2 kilos).