Năm 2011, số nhân khẩu thường trú của tỉnh Hồ Bắc là 57,6 triệu người, trong đó nam có 29,56 triệu người (51,34%), nữ là 28,02 triệu người (48,66%). Số người trong độ tuổi 0-14 tuổi là 7,99 triệu người (13,88%), từ 15-64 tuổi là 44,33 triệu người (77%), số người trên 65 tuổi là 5,25 triệu người (9,12%). Năm 2010, tuổi thọ bình quân của cư dân Hồ Nam là 75,9 năm. Riêng công trình đập Tam Hiệp đã khiến 1,3 triệu cư dân phải tái định cư.[8] Dân cư Hồ Bắc tập trung cư trú tại đồng bằng Giang Hán.

Tỉnh Hồ Bắc có thành phần dân tộc đa dạng. Theo tổng điều tra nhân khẩu lần thứ 6 vào năm 2010, số người thuộc các dân tộc thiểu số tại Hồ Bắc là 2.468.500 người người, chiếm 4,31% tổng dân số toàn tỉnh. Trong số các dân tộc thiểu số, những dân tộc có dân số trên 10.000 người tại Hồ Bắc là người Thổ Gia (2,1 triệu), người Miêu (177.000), người Hồi (67.000), người Động (52.000), người Mãn (13.000), người Choang (12.000) và người Mông Cổ (~10.000). Tỉnh Hồ Bắc có châu tự trị Ân Thị của người Thổ Gia và Miêu, 2 huyện tự trị là Trường Dương và Ngũ Phong của người Thổ Gia, ngoài ra còn có 12 hương trấn dân tộc của các dân tộc Hồi, Thổ Gia, Động, Bạch và 20 thôn/nhai dân tộc. Tổng diện tích các khu vực tự trị dân tộc của Hồ Bắc là 30.000 km², chiếm khoảng 1/6 diện tích của tỉnh; tổng dân số của các địa phương tự trị dân tộc là 3,87 triệu, chiếm 6,76% tổng dân số toàn tỉnh.[9]

Cư dân Hồ Bắc chủ yếu nói Quan thoại tây nam, Quan thoại Giang Hoài và tiếng Cám.