サンプリングレートは、オシロスコープが一定時間内にどれだけ多くのデータを取り込めるかを示す指標であり、通常は GSa/s（ギガサンプル毎秒）で表される。サンプリングレートが高いほど、時間方向の分解能が向上し、信号をより正確に再現することができる。
高速信号を測定する際、サンプリングレートが不足すると、波形の頂点が欠けたり、形状が変化して見えたりすることがある。これは、データを十分な密度で取得できないために発生するものであり、実際の信号と異なる表示となる場合がある。
一般に、信号の最高周波数成分の少なくとも五倍以上のサンプリングレートを確保することが望ましいとされる。また、シングルショット測定では、帯域幅よりもサンプリングレートが波形再現性に大きく影響するため、十分な値を持つ機種を選ぶことが重要である。