Auch abhängige Stichproben genannt. Jeder Wert der einen Stichprobe bildet mit einem Wert der anderen Stichprobe inhaltlich ein Paar (auch übertragbar auf drei und mehr Stichproben). Die Fallzahl ist in allen Stichproben daher dieselbe.
Typischerweise resultieren verbundene Stichproben aus Längsschnittstudien. In medizinischen Studien sind verbundene Stichproben sehr verbreitet, allerdings ist die statistische Analyse deutlich komplexer als mit unverbundenen Stichproben.