In statistica si intende per popolazione qualsiasi insieme di elementi che siano oggetto di studio, ovvero l'insieme delle unità (dette unità statistiche) sulle quali viene effettuata la rilevazione delle modalità con le quali il fenomeno studiato si presenta. Tali unità presentano tutte almeno una caratteristica comune, che viene accuratamente definita al fine di delimitare il loro insieme; ad esempio, con "Italiani" si può intendere sia le persone di nazionalità italiana, anche se residenti all'estero, sia le persone residenti in Italia, quale sia la loro nazionalità.
Una popolazione statistica va definita anche rispetto al tempo; ad esempio, si possono considerare gli Italiani che risultano residenti in Italia alle ore 12 di un dato giorno (popolazione definita secondo una caratteristica riferita ad un istante di tempo), oppure quelli nati dal 1° gennaio al 31 dicembre di un dato anno (popolazione definita secondo una caratteristica riferita ad un periodo di tempo).
Una popolazione statistica, peraltro, non è sempre un insieme biologico; costituisce una popolazione anche l'insieme delle lampadine prodotte da un'azienda in un dato periodo di tempo.
Si distingue anche tra: