Una unidad de observación es aquella entidad sobre la que se realiza una observación y genera un dato o información, que puede analizada junto con otros datos de otros individuos o unidades estadísticas, o agregada como microdato para formar un macrodato referido a una unidad de análisis superior.Por ejemplo, si se desea estudiar el rendimiento académico de diferentes colegios, la unidad de observación vendrá constituida por cada alumno concreto; agregando los microdatos observados para los diferentes alumnos de un colegio, se obtendrán indicadores de rendimiento acadeḿico globales, datos agregados o macrodatos, para cada colegio, que constituyen las unidades de análisis.
La extensión o ámbito de las unidades de observación y respectivas unidades de análisis consideradas forman el nivel de análisis de la investigación. Desde el punto de vista estadístico, las unidades de observación al nivel de análisis considerado son los individuos o unidades estadísticas que forman la población objeto de estudio.