การดำเนินการเก็บรวบรวมข้อมูล เพื่อนำมาจัดทำเป็นข้อมูลสถิติมีวิธีการที่ใช้โดยทั่วไปมี 5 วิธี ดังนี้
1. การเก็บรวบรวมข้อมูลจากรายงาน (Reporting System) เป็นผลพลอยได้จากระบบการบริหารงาน เป็นการเก็บรวบรวมข้อมูลจากรายงานที่ทำไว้หรือจากเอกสารประกอบการทำงาน ซึ่งการเก็บรวบรวมข้อมูลจากรายงานส่วนมากใช้เพียงครั้งเดียว จากรายงานดังกล่าว อาจมีข้อมูลเบื้องต้น บางประเภทที่สามารถนำมาประมวลเป็นยอดรวมข้อมูลสถิติได้ วิธีเก็บรวบรวมข้อมูลจากรายงานของหน่วยบริหาร นับว่าเป็นวิธีการรวบรวมข้อมูลสถิติโดยไม่ต้องสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานมากนัก ค่าใช้จ่ายที่ใช้ส่วนใหญ่ก็เพื่อการประมวลผล พิมพ์แบบฟอร์มต่างๆ ตลอดจนการพิมพ์ รายงาน วิธีการนี้ใช้กันมากทั้งในหน่วยงาน รัฐบาลและเอกชน
หน่วยงานของรัฐที่มีข้อมูลสถิติที่รวบรวมจากรายงาน ได้แก่ กรมศุลกากรมีระบบ การรายงานเกี่ยวกับ การส่งสินค้าออก และการนำสินค้าเข้า ใบสำคัญหรือเอกสารที่ใช้ในการแจ้งการนำเข้าและ ส่งออกนั้น จะเป็นแหล่งของข้อมูลเบื้องต้น ซึ่งสามารถจะประมวลยอดรวมข้อมูลสถิติ แสดงปริมาณการค้าระหว่างประเทศได้ กรมสรรพากร มีแบบรายงาน ยื่นเสียภาษี ที่เรียกว่า ภงด . 9 ซึ่งสามารถรวบรวมข้อมูลสถิติเกี่ยวกับรายได้ของประชากร และกระทรวงศึกษาธิการ มีรายงานผลการปฏิบัติงานของโรงเรียนภายในสังกัดของกรมต่างๆ ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการประมวลผลสถิติทางการศึกษาได้ นอกจากนี้ ก็มีแบบรายงานของหน่วยราชการส่วนท้องถิ่นเกี่ยวกับรายได้ - รายจ่าย รายจ่ายเกี่ยวกับการลงทุน งบแสดงฐานะทางการเงิน และแบบรายงานผู้ได้รับอนุมัติให้ก่อสร้าง ซึ่งทำให้ได้ข้อมูลสถิติต่างๆ ที่สามารถนำมาใช้ในการคำนวณบัญชีต่างๆ ในบัญชีประชาชาติได้ สำหรับหน่วยงานเอกชนนั้น ได้แก่ ข้อมูลเกี่ยวกับการผลิต การใช้วัตถุดิบ ซึ่งรวบรวมได้จากรายงานของฝ่ายผลิต สถิติแสดงปริมาณการขายสินค้าก็รวบรวมได้จากรายงานของพนักงานขายแต่ละคน เป็นต้น
2. การเก็บรวบรวมข้อมูลจากทะเบียน (Registration) เป็นข้อมูลสถิติที่รวบรวมจากระบบทะเบียน มีลักษณะคล้ายกับการรวบรวมจากรายงานตรงที่เป็นผลพลอยได้เช่นเดียวกัน จะต่างกันตรงที่ แหล่งเบื้องต้นของข้อมูลเป็นเอกสารการทะเบียนซึ่งการเก็บมีลักษณะต่อเนื่อง มีการปรับแก้หรือเปลี่ยนแปลง ให้ถูกต้องทันสมัย ทำให้ได้สถิติที่ต่อเนื่องเป็นอนุกรมเวลา ข้อมูลที่เก็บโดยวิธีการทะเบียน มีข้อรายการไม่มากนัก เนื่องจากระบบทะเบียนเป็นระบบข้อมูลที่ค่อนข้างใหญ่ มีพระราชบัญญัติคุ้มครอง หรือบังคับ การที่จะเปลี่ยนระบบทะเบียนเพื่อให้ได้ข้อมูลที่ต้องการ ย่อมไม่อยู่ในวิสัยที่จะทำได้ง่ายนัก คุณภาพของข้อมูลสถิติที่ได้ขึ้นอยู่กับคุณภาพของการทะเบียนซึ่งข้อมูลบางอย่างอาจจะไม่ถูกต้องทันสมัย ตามความเป็นจริง
ตัวอย่างข้อมูลสถิติที่รวบรวมจากระบบทะเบียน ได้แก่ สถิติจำนวนประชากรที่กรมการปกครอง ดำเนินการเก็บรวบรวมจากทะเบียนราษฎร์ ประกอบด้วย จำนวนประชากร จำแนกตามเพศเป็นรายจังหวัด อำเภอ ตำบล นอกจากทะเบียนราษฎร์แล้วก็มีทะเบียนยานพาหนะของกรมตำรวจที่จะทำให้ได้ข้อมูลสถิติจำนวน รถยนต์ จำแนกตามชนิดหรือประเภทของรถยนต์ ทะเบียนโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งทำให้ทราบจำนวนโรงงานอุตสาหกรรม จำแนกตามประเภทของโรงงาน เป็นต้น
3. การเก็บรวบรวมข้อมูลโดยวิธีสำมะโน ( Census ) เป็นการเก็บรวบรวมข้อมูลสถิติของทุกๆ หน่วยของประชากรที่สนใจศึกษาภายในพื้นที่ที่กำหนด และภายในระยะเวลาที่กำหนด การเก็บรวบรวม ข้อมูลสถิติด้วยวิธีนี้ จะทำให้ได้ข้อมูลในระดับพื้นที่ย่อย เช่น หมู่บ้าน ตำบล อำเภอ และทำให้ได้ ข้อมูลที่เป็นค่าจริง
ตามพระราชบัญญัติสถิติ พ . ศ .2508 ได้บัญญัติไว้ว่า สำนักงานสถิติแห่งชาติเป็นหน่วยงานเดียวที่สามารถจัดทำสำมะโนได้ และการเก็บรวบรวมข้อมูลสถิติด้วยวิธีการสำมะโน เป็นงานที่ต้องใช้เงิน งบประมาณ เวลาและกำลังคนเป็นจำนวนมาก สำนักงานสถิติแห่งชาติจึงไม่สามารถจัดทำสำมะโนได้ในทุกๆ ปี ส่วนใหญ่จะจัดทำสำมะโนทุกๆ 10 ปี หรือ 5 ปี สำมะโนที่สำนักงานสถิติแห่งชาติ ได้จัดทำ คือ สำมะโนประชากรและเคหะ ( ปีล่าสุด พ . ศ . 2543) สำมะโนการเกษตร ( ปีล่าสุด พ . ศ . 2546) สำมะโน ประมงทะเล ( ปีล่า สุด พ . ศ . 2538) สำมะโนอุตสาหกรรม ( ปีล่าสุด พ . ศ . 2540) และสำมะโนธุรกิจทางการค้าและธุรกิจทางการบริการ ( ปีล่า สุด พ . ศ . 2545)
4. การเก็บรวบรวมข้อมูลโดยวิธีสำรวจ (Sample Survey) เป็นการเก็บรวบรวมข้อมูลสถิติ จากบางหน่วยของประชากรด้วยวิธีการเลือกตัวอย่าง การเก็บรวบ รวมข้อมูลสถิติด้วยวิธีนี้ จะทำให้ได้ ข้อมูลในระดับรวม เช่น จังหวัด ภาค เขตการปกครอง และรวมทั่วประเทศ และข้อมูลที่ได้จะเป็นค่าโดยประมาณ การสำรวจเป็นวิธีการเก็บรวบรวมข้อมูลที่ใช้งบประมาณ เวลา และกำลังคนไม่มากนักจึงสามารถจัดทำได้เป็นประจำทุกปี หรือ ทุก 2 ปี ปัจจุบันการสำรวจเป็นวิธีการเก็บรวบรวมข้อมูลสถิติที่มีความสำคัญ และใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ทั้งในวงการราชการและเอกชน ไม่ว่าจะเป็น การสำรวจ เพื่อหาข้อมูลทางด้านการเกษตร อุตสาหกรรม สาธารณสุข การคมนาคม การศึกษา และ ข้อมูล ทางเศรษฐกิจและสังคมอื่นๆ รวมทั้งการหยั่งเสียงประชามติ การวิจัยตลาด ฯลฯ สำหรับสำนักงานสถิติแห่งชาติ ได้จัดทำโครงการสำรวจที่สำคัญๆ หลายโครงการ เช่น การสำรวจภาวะการทำงานของประชากร ( การสำรวจแรงงาน ) การสำรวจการย้ายถิ่นของประชากร การสำรวจภาวะเศรษฐกิจและสังคมของ ครัวเรือน การสำรวจการใช้พลังงานของครัวเรือน การสำรวจการเปลี่ยนแปลงของประชากร การสำรวจวิทยุ - โทรทัศน์และหนังสือพิมพ์ การสำรวจอนามัยและสวัสดิการ การสำรวจข้อมูลเกี่ยวกับเด็กและเยาวชน การสำรวจภาวะการครองชีพของข้าราชการพลเรือนสามัญ การสำรวจข้อมูลระดับหมู่บ้าน เป็นต้น
5. วิธีการทดลอง (Experimental Design) การเก็บรวบรวมข้อมูล โดยวิธีนี้จะต้องอาศัยวิชาสถิติในเรื่องการวางแผนการทดลองมาช่วย การวิจัยทางสังคมส่วนใหญ่จะใช้วิธีนี้ไม่ได้ โดยมากจะใช้กับการทดลองทางด้านเกษตร วิทยาศาสตร์ การแพทย์ เช่น ทดสอบผลของการใช้ปุ๋ยชนิดต่างๆ ต่อ การเจริญเติบโตของพืช เป็นต้น ในการทดลองจะพยายามควบคุมปัจจัยอื่นที่ไม่ต้องการทดสอบให้มากที่สุดเท่าที่จะมากได้ แต่ให้ปัจจัยที่จะทดสอบนั้นเปลี่ยนแปลงได้แล้วคอยติดตามบันทึกข้อมูล ซึ่งเป็นผลของการทดลองจากหน่วยทดลองของแต่ละกลุ่มตามแผนการทดลองนั้นๆ
