Populacja statystyczna (inaczej populacja generalna, zbiorowość generalna) – zbiór elementów, podlegających badaniu statystycznemu.
Opis Populacją w badaniu statystycznym wzrostu ludzi w Polsce będą wszyscy ludzie w Polsce. Nie wszystkie populacje muszą istnieć w rzeczywistości, niektóre z nich mają charakter wyłącznie hipotetyczny (zob. metoda Monte Carlo).
Elementy populacji statystycznej nazywamy jednostkami statystycznymi, zaś badana cecha to cecha statystyczna.
Ze względu na liczebność zbioru, populacje można podzielić na: populacje skończone (np. populacja ludzi w Polsce) populacje nieskończone (np. czas).
Ponieważ często badanie statystyczne całej populacji jest nieuzasadnione lub niemożliwe (przyczyny: patrz badanie statystyczne), dlatego zwykle bada się jedynie wybrane losowo elementy populacji, czyli próbę losową, a następnie wnioskuje na podstawie obserwacji cechy w próbie o możliwych wartościach cechy w populacji. Dlatego właśnie niektóre pojęcia statystyczne mogą odnosić się zarówno do populacji, jak i do próby (są to tzw. wielkości empiryczne).