La recolección de muestras siempre ha representado un problema para los investigadores, debido a la diversidad de características de los individuos que forman el plancton, los cuales miden desde milésimas de milímetro hasta dos metros; por lo tanto, es muy difícil diseñar un método que permita colectar una muestra que reúna a todos estos tipos de organismos. La toma de muestras y su preparación posterior son diferentes para el plancton animal y el vegetal.

Uno de los métodos más sencillos para el estudio del zooplancton es la observación directa desde el bote, o buceando, con lo cual, al distinguir las concentraciones de estos organismos, se puede determinar su distribución. Se cree que los métodos sencillos son primitivos y no dan, por ello, buenos resultados, pero el investigador alemán Schroder ha publicado observaciones realizadas de esta manera, descubriendo la distribución desigual del zooplancton y las diversas nubes de organismos en el lago de Constanza.

Estas observaciones directas no permiten una identificación de las especies planctónicas desde el punto de vista cualitativo y cuantitativo, pero son muy apropiadas para detectar cambios rápidos de la distribución del plancton y para programar las colectas con otros métodos. En la actualidad estos métodos directos para detectar su distribución se basan en el empleo de la cámara de televisión y de la ecosonda.

Para recolectar muestras que permitan su estudio posterior en el laboratorio existen varios métodos, siendo uno de ellos la captura por medio de botellas, utilizada para organismos muy pequeños, como por ejemplo cocolitofóridos y cianofíceas.