La méthode d'échantillonnage à plusieurs degrés ressemble à la méthode d'échantillonnage en grappes, sauf qu'il faut dans son cas prélever un échantillon à l'intérieur de chaque grappe sélectionnée, plutôt que d'inclure toutes les unités dans la grappe. Ce type d'échantillonnage exige au moins deux degrés. On identifie et sélectionne au premier degré de grands groupes ou de grandes grappes. Ces grappes renferment plus d'unités de la population qu'il n'en faut pour l'échantillon final. Pour obtenir un échantillon final, on prélève au second degré des unités de la population à partir des grappes sélectionnées (à l'aide de l'une des méthodes d'échantillonnage probabiliste possibles). Si l'on utilise plus de deux degrés, le processus de sélection d'unités de la population à l'intérieur des grappes se poursuit jusqu'à l'obtention d'un échantillon final. Exemple 7 : Dans l'exemple n° 6 d'échantillonnage en grappes, on choisissait 100 écoles, puis on interviewait chaque élève de 3ième de ces écoles. Dans le cas de l'échantillonnage à plusieurs degrés, nous pourrions plutôt sélectionner davantage d'écoles, nous procurer une liste de tous les élèves de 3ième de ces écoles sélectionnées et choisir un échantillon au hasard (un échantillon aléatoire simple, par exemple) d'élèves de chaque école. Ce serait un plan d'échantillonnage à deux degrés. Nous pourrions aussi obtenir une liste de toutes les classes de 3ième des écoles sélectionnées, prélever un échantillon aléatoire de classes de chacune de ces écoles, nous procurer une liste de tous les élèves des classes sélectionnées et finalement choisir un échantillon au hasard d'élèves de chaque classe. Ce serait un plan d'échantillonnage à trois degrés. Le processus se complique chaque fois que nous ajoutons un degré. Imaginons maintenant que chaque école compte en moyenne 80 élèves de 3ième. L'échantillonnage en grappes donnerait alors à notre organisation un échantillon d'environ 8 000 élèves (100 écoles x 80 élèves de 11e année). Si nous voulions un échantillon de plus grande taille, nous pourrions sélectionner des écoles comptant davantage d'élèves et, pour obtenir un échantillon plus petit, sélectionner des écoles comptant moins d'élèves. L'un des moyens de contrôler la taille de l'échantillon consisterait à stratifier les écoles en grande taille, en taille moyenne et en petite taille (tailles ici signifiant le nombre d'élèves de 3ième) et à sélectionner un échantillon d'écoles de chaque strate. On appelle cette méthode la méthode d'échantillonnage en grappes stratifiées. Si nous utilisions un plan d'échantillonnage à trois degrés, nous pourrions sélectionner un échantillon de 400 écoles, puis sélectionner deux classes de 3ième par école (en supposant qu'il y ait deux classes de 3ième ou plus dans chaque établissement d'enseignement). Finalement, nous pourrions sélectionner 10 élèves par classe. De cette façon, nous finirions quand même par avoir un échantillon d'environ 8 000 élèves (400 écoles x 2 classes x 10 élèves), mais l'échantillon serait davantage disséminé. Nous pouvons constater à partir de cet exemple que l'échantillonnage à plusieurs degrés nous offre quand même l'avantage d'un échantillon plus concentré, ce qui réduit les coûts. Cependant, l'échantillon n'est pas aussi concentré que d'autres grappes et sa taille est quand même plus grande que celle d'un échantillon aléatoire simple. Nous n'avons pas non plus besoin de disposer d'une liste de tous les élèves membres de la population. Tout ce qu'il nous faut, c'est une liste des classes des 400 écoles et une liste également des élèves des 800 classes. Il est vrai que ce type d'échantillon exige plus d'information qu'en nécessite l'échantillonnage en grappes. L'échantillonnage à plusieurs degrés épargne cependant quand même beaucoup de temps et d'efforts, parce qu'il ne nécessite pas la création d'une liste de toutes les unités incluses dans une population.