オーバーサンプリングは、必要な帯域幅に対してより高いサンプリングレートで信号を取り込むことで、観測精度を向上させる手法である。高いサンプリング密度で信号を取得することで、不要なノイズ成分を平均化して減らし、本来の波形をより滑らかに表示することができる。
オーバーサンプリングによって得られたデータを平均化処理することで、実効的な垂直分解能（ENOB）が向上し、微小な信号をより高精度に観測できるようになる。これは、オシロスコープが持つA/D変換ビット数以上の実用的な分解能を得られる場合があることを意味している。
ただし、平均化をかけすぎると過渡的な変化や一瞬の異常が見えにくくなることがあるため、測定目的に応じて適切な設定を選ぶことが重要である。ノイズが多い信号の観測や電源波形の解析などでは、オーバーサンプリングと平均化が特に有効である。