Tính đến ngày 1/4/2019, dân số tỉnh Lai Châu là 460.196 người, xếp thứ 62/63 tỉnh, thành phố cả nước, chỉ trên tỉnh Bắc Kạn, 17,8% dân số sống ở đô thị và 82,2% dân số sống ở nông thôn; dân tộc Kinh có 73.233 người, chiếm 15,9% dân số, còn lại các dân tộc khác có 386.963 người, chiếm 84% dân số toàn tỉnh. Đây cũng là tỉnh ít dân nhất vùng Tây Bắc Bộ với gần 500.000 dân.

Tính đến ngày 1 tháng 4 năm 2019, toàn tỉnh có 5 tôn giáo khác nhau đạt 60.922 người, nhiều nhất là đạo Tin Lành có 57.226 người, tiếp theo là Công giáo đạt 3.577 người, Phật giáo có 110 người. Còn lại các tôn giáo khác như Hồi giáo có bảy người và Phật giáo Hòa Hảo có hai người.[17]