Mae cynulleidfa S4C yn cael ei fesur gan BARB [Broadcasters' Audience Research Board], sydd hefyd yn mesur holl gynulleidfaoedd teledu ledled Prydain. Ym mis Ionawr 2010 lansiwyd system newydd o fesur cynulleidfa teledu, pryd y cafwyd panel mesur newydd. Y tro diwethaf i hyn ddigwydd oedd yn 2002.
Mae 500 o gartrefi yng Nghymru ar banel mesur BARB, gyda 250 ohonyn nhw'n cynnwys o leiaf un siaradwr Cymraeg. Mae dyfais fesur yn cael ei gosod yn y cartref, sy'n cofnodi'n awtomatig pa sianel sy'n cael ei gwylio. Mae hefyd yn cofnodi pwy sy'n gwylio, trwy ofyn i bob aelod o'r teulu wasgu botwm personol ar declyn llaw pwrpasol pan fydd ef neu hi'n gwylio.
Mae'r holl gartrefi sydd ar y panel yn cael eu dewis yn ofalus gan BARB er mwyn sicrhau bod gyda ni gynrychiolaeth gytbwys o ran math o aelwyd, math o unigolyn, derbyniad teledu ac adnoddau yn y cartref, er enghraifft, fideo, PVR (recordydd fideo personol, e.e. Freeview+, Sky+), neu bod yn berchen ar fwy nag un teledu.
Mae yna dros 425 o siaradwyr Cymraeg ar y panel mesur a gan mai tua 640,000 o siaradwyr Cymraeg oedran 4+ sydd yng Nghymru yn ôl amcanion BARB, yna ar gyfartaledd, mae un siaradwr Cymraeg ar y panel yn cynrychioli tua 1,500 o bobl. Mae hyn yn cymharu'n ffafriol iawn â chywirdeb y sampl ym Mhrydain gyfan, gyda 5,100 o gartrefi a 12,500 o unigolion ar y panel cyfan, a gydag un unigolyn ar y panel ym Mhrydain yn cynrychioli tua 4,500 o bobl.
Bydd ffigurau gwylio dros nos yn cyrraedd S4C fore drannoeth, gyda'r ffigyrau gwylio terfynol yn cyrraedd dros y 28 diwrnod canlynol. Yn gyffredinol derbynnir fod ffigyrau cyflawn i mewn ar ôl wythnos.
Y math o ddata sy'n cael ei gasglu gan y panel yw:
