Dân cư Phan Thiết chủ yếu là người Việt, có một bộ phận người gốc Hoa sinh sống trong trung tâm thành phố, tập trung nhiều ở phường Đức Nghĩa và Lạc Đạo. Dân số của Phan Thiết theo thống kê của Cục thống kê tỉnh Bình Thuận năm 2016 là 225.897 người. Và theo kết quả điều tra dân số ngày 1/4/2019 dân số thành phố đạt 226.736 người. Mật độ dân số là 1.075 người/km² toàn thành phố, đặc biệt khu vực trung tâm, như Đức Nghĩa, Đức Thắng, Lạc Đạo, Hưng Long, Bình Hưng mật độ dân số trên 25.000 người/ km². Nếu tính cả cư dân vãng lai đang tạm trú làm ăn sinh sống, học tập và lượt khách lưu trú hàng năm tại thành phố Phan Thiết thì đông hơn, vào khoảng trên 350.000 dân. Tỉ lệ gia tăng dân số tự nhiên toàn thành phố đạt 0,47% (giai đoạn 2009-2019)

Hiện nay trên địa bàn thành phố Phan Thiết đã và đang hình thành một số khu đô thị cao cấp như khu đô thị Vietpearl City, khu đô thị Ocean Dunes, khu đô thị Phú Tài, khu đô thị Trung tâm thương mại Bắc Phan Thiết, khu đô thị Acenza Villas...