Trãi qua một quá trình dài, giai đoạn này phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên hoàn toàn được nhất trí. Về mặt lý thuyết phương pháp này khá hấp dẫn nhưng nó không đơn giản trong các tình huống thực tế. Làm thế nào để lựa chọn ra một cách ngẫu nhiên một mẫu hàng ngàn người từ một tổng thể dân cư nhiều triệu người? Làm thế nào tạo ra hàng ngàn con số ngẫu nhiêu? Để giải quyết vấn đề này, đầu tiên người ta thực hiện chọn mẫu hệ thống. Sử dụng danh sách các đơn vị của tổng thể, chọn ngẫu nhiên một đơn vị khởi đầu trong danh sách và một bước nhảy được xác định. Bằng các bước nhảy từ điểm khởi đầu đến cuối danh sách này, các phần tử đã được chọn. Với điều kiện trật tự của các phần tử gần như tùy ý thì cách thực hiện như trên sẽ đảm bảo tính ngẫu nhiên trong việc chọn phần tử vào mẫu. W.G. và L.H. Madow đã tiến hành nghiên cứu lý thuyết về độ chính xác của sự lựa chọn mẫu theo hệ thống vào năm 1944. Việc sử dụng bảng số ngẫu nhiên đầu tiên được công bố bởi Tippet cũng làm cho việc lựa chọn các mẫu ngẫu nhiên thực tế dễ dàng hơn.
Ủy ban thống kê Liên hợp quốc đã thành lập tiểu ban về chọn mẫu thống kê năm 1947. Nhiệm vụ của ủy ban này là giúp đỡ các cơ quan thống kê của các nước cải tiến các phương pháp thống kê của họ bằng việc sử dụng các quy trình lựa chọn
mẫu hiện đại. Ấn bản đầu tiên của tiểu bang mang tên “The Preparation of Sampling Survey Reports”. Nó là một trong những tài liệu hướng dẫn quốc tế sớm nhất gắn với các ngôn ngữ kỹ thuật trong nhiều khía cạnh khác nhau của quá trình chọn mẫu. Các thành viên của tiểu ban là các nhà thống kê nổi tiếng như Darmois, Deming, Mahalanobis, Yates và Fisher. Tài liệu khuyến khích việc lựa chọn mẫu ngẫu nhiên. Sự lựa chọn mẫu có chủ đích không được đánh giá cao như đối với lựa chọn ngẫu nhiên.
Lý thuyết cổ điển về chọn mẫu điều tra đã gần như được hoàn thành vào năm 1952. Horvitz và Thompson đã phát triển một lý thuyết tổng quát cho việc xây dựng những ước lượng không chệch. Mặc cho xác suất lựa chọn là bao nhiêu, miễn là chúng được biết và có giá trị xác định thì luôn có thể xây dựng một ước lượng hữu dụng. Horvitz và Thompson đã hoàn tất lý thuyết cổ điển, và sự tiếp cận chọn mẫu ngẫu nhiên gần như được nhất trí chấp nhận.
Nhận xét: Giai đoạn này đánh dấu sự hoàn thiện trong việc xây dựng lý thuyết
chọn mẫu hiện đại và đưa vào thực tiễn. Các phương pháp chọn mẫu được xây dựng theo hướng sao cho hạn chế thấp nhất sự tác động của yếu tố ngẫu nhiên nhằm đảm bảo kết quả nghiên cứu. Với việc vận dụng lý thuyết xác suất vào trong thống kê đã mang lại nhiều thành tựu to lớn trong vấn đề xây dựng ước lượng cho tổng thể.