Tính đến ngày 1 tháng 4 năm 2019, dân số toàn tỉnh đạt 590.467 người, mật độ dân số đạt 181 người/km²[25]. Trong đó dân số sống tại thành thị đạt 211.109 người, chiếm 35,8% dân số toàn tỉnh,[26] dân số sống tại nông thôn đạt 379.358 người, chiếm 64,2%.[27] Dân số nam đạt 296.026 người,[28] trong khi đó nữ đạt 294.441 người.[29] Tỷ lệ tăng tự nhiên dân số phân theo địa phương tăng 0,44 ‰.[30] Đây cũng là tỉnh ít dân nhất vùng duyên hải Nam Trung Bộ với gần 600.000 dân.

Theo thống kê của tổng cục thống kê Việt Nam, tính đến ngày 1 tháng 4 năm 2009, Trên địa bàn toàn tỉnh có 34 dân tộc và 3 người nước ngoài cùng sinh sống. Trong đó, người Kinh đông nhất với 432.399 người, tiếp sau đó là người Chăm với 67.274 người, xếp ở vị trí thứ ba là Raglay với 58.911 người, người Cơ Ho có 2.860 người, 1.847 người Hoa, cùng một số dân tộc ít người khác như Chu Ru, Nùng, Tày....[31]

Tính đến ngày 1 tháng 4 năm 2019, Toàn tỉnh Ninh Thuận có 10 Tôn giáo khác nhau chiếm 280.292 người. Trong đó, nhiều nhất là Công giáo với 97.560 người, tiếp theo đó là Phật giáo với 73.226 người, thứ 3 là Bà La Môn 62.699 người, Hồi Giáo có 44.990 người, Tin Lành có 11.220 người, cùng các tôn giáo ít người khác như Cao Đài 1.784 người, Bahá'í có 26 người, Minh Sư Đạo có năm người, Phật giáo Hòa Hảo và Tịnh độ cư sĩ Phật hội Việt Nam mỗi đạo có một người.[31]