Klyngeudvælgelse er i statistik en metode til udvælgelse af stikprøver. I mange populationer er individerne samlet i klynger, der er naturlige grupperinger; fx er personer samlet i husstande. Ved stikprøveudvælgelse er det ofte bekvemt og billigt at tage hensyn hertil ved ikke at vælge en stikprøve af personer direkte. I stedet vælges i første omgang en stikprøve af husstande, og dernæst udvælges personerne til stikprøven enten som alle i de udvalgte husstande (ettrins klyngeudvælgelse) eller som en stikprøve fra de udvalgte klynger (totrins klyngeudvælgelse). I telefoninterview foretages som regel totrins klyngeudvælgelse, idet der ringes til en række tilfældige telefonnumre, svarende til en række husstande, og dernæst vælges én person i hver husstand, fx den, der nyligst har haft fødselsdag. Se stikprøveteori.