اندازه گیري عدم قطعیت حاصل از نمونه برداري نقش مهمی در فرایند اندازه گیري دارد. اگر نمونه برداری درست و اصولی از نمونه صورت نگیرد یا به عبارت دیگر نمونه ای که برای آزمایش جدا می شود معرف کل نمونه نباشد، حتی با درست بودن روش آزمایش و انجام بادقت آن، امکان برقراري ارتباط بین نتیجه آنالیز و ماده اصلی وجود نخواهد داشت. در حقیقت سهم عدم قطعیت نمونه برداري در عدم قطعیت اندازه گیري بسیار بالا است و از عدم قطعیت آنالیز نیز می تواند موثرتر باشد. بطور مثال ناهمگنی نمونه مورد آنالیز می تواند سبب نمونه برداری غیر اصولی و منبع اصلی عدم قطعیت در نمونه برداری شود. از دیگر منابع مهم عدم قطعیت نمونه برداری می توان حالت فیزیکی ماده، اثر فشار و دما، جابجائی نمونه و نگداری آن و ... اشاره کرد. جهت تخمین عدم قطعیت باید رویکرد مناسبی اتخاذ گردد که بطور مثال رویکردهای تجربی و مدل سازی دو رویکرد متداول می باشند. بطور کلی منابع عدم قطعیت می تواند ریشه در خطاهاي تصادفی و یا خطاهاي سیستماتیک ناشی از روشهای نمونه برداري و آنالیز داشته باشند. در تخمین عدم قطعیت به روش تجربی بطور کلی 5 روش وجود دارد که عبارتند از دوبار تکرارها (ساده ترین روش)، پروتکل ها، آزمون کارآئی روش (CTS)، آزمون مهارت نمونه برداری (SPT) و واریوگرافی (تغییر نگاشت). رویکرد مدل سازی نیز به شناسایی تمام منابع عدم قطعیت پرداخته، سپس سهم هر منبع را به طور کمی تعیین و در پایان براي رسیدن به تخمین عدم قطعیت استاندارد مرکب، تمام این سهم ها را به شکل یک بودجه با هم ترکیب می کند.