Comúnmente, la media muestral hace referencia a la media aritmética simple (\(\overline{x}\)) de los datos pertenecientes a una muestra, cuando el resultado se utiliza bien para estimar o bien para contrastar un valor para la media poblacional (\(\mu\)). Es por ello que se suele denotar a la media muestral como estimador de la media poblacional de esta forma:
$$\hat{\mu}=\overline{x}$$
Bajo el comúnmente utilizado muestreo aleatorio simple, la media muestral es un estimador insesgado respecto de la media poblacional y además de varianza mínima, por lo que es un estimador óptimo.