En statistique mathématique, pour utiliser la notion de probabilité la population est supposée infinie. Dans ces conditions, l'échantillon est défini comme un ensemble de variables aléatoires dont les valeurs observées représentent des réalisations.
Un ensemble d'individus d'une même espèce vivante se perpétuant dans un territoire donné est une population biologique et les disciplines scientifiques en faisant l'étude s'appellent la 'biologie des populations' — qui est une branche se rattachant à diverses autres disciplines telles que l'écologie - ou la 'génétique des populations', branche de la biologie de l'évolution.
La population humaine est étudiée par la démographie, la sociologie et la géographie humaine.