想像一下一張照片要怎麼樣才能清晰？當然是像素點越多，照片包含的原始信息就越接近真實，自然看起來也就越清晰。
我們從示波器上看到的波形其實也可以理解成一張照片，那麼這張照片包含的點越多，自然也就越接近真實的樣子。示波器的存儲深度就是表達了示波器最多能存儲多少個數據點。比如28Mpts的存儲深度，說明示波器最多可以存儲兩千八百萬個採樣點。
對於拍攝一張靜止的照片，照相機拍照時間的快慢關係並不大，因為結果並不會改變。但是由於信號是不斷變化的，因此對示波器而言更像是在不停拍攝運動的照片，並且是超高速的運動，這個時候除了採樣點數量以外，採樣點採集的速度也就至關重要了。示波器重建一個信號不僅僅取決於有多少個數據點，採集數據點的速度也很關鍵。示波器的採樣率就是示波器每秒能採集多少個數據點的能力。如果示波器的採樣率不足，那麼我們就無法準確地看到信號的真實樣子。
輸入示波器的信號在時間軸和電壓軸上也都是連續變化的，由於計算機只能處理離散的數位訊號，像這樣的信號是無法用數字的方法進行描述和處理，因此還需要用高速ADC對信號進行採樣和量化，也就是數位化的過程。經過模數轉換後，在時間和電壓上連續變化的波形就變為一個個連續變化的數位化的採樣點。
在進行採樣或者進行數字量化的過程中，如果要儘可能真實地重建波形，最關鍵的問題就是在時間軸上的採樣點是否足夠密集以及在垂直方向的電壓的量化級數。水平方向採樣點的間隔取決於示波器的ADC的採樣率，而垂直方向的電壓量化級數則取決於ADC的位數。
示波器的運作過程大概是這樣的：
我們通過探頭給示波器輸入一個信號，被測信號經過示波器前端的放大、衰減等信號調理電路後，然後高速ADC模數轉換器進行信號採樣和數字量化，示波器的採樣率就是對輸入信號進行模數轉換時採樣時鐘的頻率，通俗的講就是採樣間隔，每個採樣間隔採集一個採樣點。比如1GSa/s的採樣率，代表示波器具備每秒鐘採集10億個採樣點的能力，此時其採樣間隔就是1納秒。
對於實時示波器來說，目前普遍採用的是實時採樣方式。所謂實時採樣，就是對被測的波形信號進行等間隔的一次連續的高速採樣，然後根據這些連續採樣的樣點重構或恢復波形。在實時採樣過程中，很關鍵的一點是要保證示波器的採樣率要比被測信號的變化快很多。
那麼究竟要快多少呢？可以參考數位訊號處理中的奈奎斯特（Nyquist）定律。Nyquist定律說， 如果被測信號帶寬是有限的，那麼在對信號進行採樣和量化時，如果採樣率是被測信號帶寬的2倍以上，就可以完全重建或恢復出信號中承載的信息而不會產生混疊。
如下圖就是採樣率不足導致的信號混疊，可以看到採集到的信號和原始信號相比，頻率變小了很多。
大多數示波器會提供幾種採樣模式供用戶選擇，常見的有正常採樣、平均採樣、峰值採樣和包絡採樣。
正常採樣模式下，示波器按相等的時間間隔對信號採樣以重建波形。此模式可對大部分波形產生最佳顯示效果。
在峰值採樣模式中，當水平時基設置較低時，將保留最小採樣值和最大採樣值，以捕獲罕見事件和窄事件（在擴大任何噪聲的前提下）。該模式將顯示至少與採樣周期一樣寬的所有脈衝。峰值採樣模式可用於更方便地查看毛刺或窄脈衝。在峰值採樣模式中，窄毛刺和跳變沿比「正常」採樣模式中顯示得更亮，使它們更容易被看到。應用峰值採樣方式可以避免信號的混淆，但也會顯示更多的實際噪聲。
使用平均採樣模式可平均多個採集結果，以減少所顯示信號中的隨機或無關噪聲。平均多個採樣結果需要穩定的觸發。平均的數目可在平均採樣模式後的選擇框內進行設定，平均數目越高，顯示的波形對波形變化的響應就越慢。必須在波形對變化的響應速度與信號上所顯示噪聲的降低程度之間進行折衷。
使用包絡採樣模式可以看到數次採樣到的波形的疊加效果，在指定的N個採樣數據中捕獲一個信號的最大值和最小值，可設置波形疊加次數，如下圖為一個包絡採樣模式下波形疊加次數為32的調幅信號。
無論選擇了哪種採樣方式，都要記住保證採樣率至少是被測信號帶寬的2倍以上，事實上我們更建議是3-5倍以上，這樣更容易捕獲的波形的異常信息。
最後一件事值得注意的是，示波器的採樣率同示波器的帶寬不同，當你打開多通道的時候，採樣率會被每個通道平均分配。因此如果你打開了多個通道，一定要再次確認下採樣率是否依然滿足條件。