Русские составляют 90,6% населения, проживают также татары (3,5%), украинцы (0,9%), башкиры (0,8%), марийцы (0,6%), немцы (0,4%), удмурты, чуваши, киргизы и др. (2010, перепись).
С начала 1990-х гг. до 2011 численность населения сокращалась (примерно на 470 тыс. чел.) главным образом за счёт естественной убыли (макс. показатель 8,2 на 1000 жит., 2000).
С 2011 численность населения увеличивается (св. 20 тыс. чел. в 2011–2014).
Характерны повышенные показатели рождаемости (14,4 на 1000 жит., 2013; в РФ 13,2 на 1000 жит.) и смертности (13,7 на 1000 жителей, в РФ 13,0 на 1000 жителей); младенческая смертность 6,9 на 1000 живорождённых.
Естественная убыль населения частично компенсировалась миграционным приростом в 1990-е гг., прежде всего за счёт русскоязычного населения Казахстана, Узбекистана и Киргизии. В 2000-е гг. миграционный прирост снизился, в отдельные годы отмечалась миграционная убыль (9 на 10 тысяч жителей, 2002; 4 на 10 тысяч жителей, 2013).
Доля женщин 54,2%.
Доля населения моложе трудоспособного возраста (до 16 лет) 17,5%, старше трудоспособного возраста 24,2%.
Средняя ожидаемая продолжительность жизни 69,8 года (мужчины – 63,6, женщины – 75,9 года).
Средняя плотность населения 22,2 чел./км2 (2014), в южных районах – свыше 30 чел./км2; в северо-восточных районах – менее 2 чел./км2.
Доля городского населения 84,2% (2014; 87,0% в 1989).
Наиболее крупные города (тыс. чел., 2014): Екатеринбург (1412,3), Нижний Тагил (357,3), Каменск-Уральский (171,5), Первоуральск (125,6), Серов (98,3), Новоуральск (83,1), Асбест (66,9).
Религия
Большинство верующих – православные. Зарегистрировано (на 1.1.2015) 552 православные религиозные организации, принадлежащие к Екатеринбургской митрополии РПЦ (епархия образована в 1885 из викариатства Пермской епархии как Екатеринбургская и Ирбитская, впоследствии название много раз менялось, с 1993 Екатеринбургская и Верхотурская; в 2011 разделена на Екатеринбургскую, Каменскую и Нижнетагильскую епархии РПЦ, образовавшие митрополию). 7 монастырей: 4 мужских [в т. ч. Свято-Николаевский Верхотурский (основан в 1604)] и 3 женских.
В Свердловской области зарегистрировано также 109 протестантских организаций различных деноминаций (пятидесятники, адвентисты седьмого дня, евангельские христиане-баптисты, лютеране и др.), 61 мусульманских, 10 старообрядческих (8 – Рус. православной старообрядческой церкви, 2 – Древлеправославной поморской церкви), 9 иудаистских, 4 католических, 2 буддийские организации, 1 – Армяннской апостольской церкви, 8 организаций свидетелей Иеговы, 4 – Новоапостольской церкви, 3 – Международного общества сознания Кришны, 1 – церкви Иисуса Христа святых последних дней (мормонов).