Theo thống kê, quận này có 3.010.232 người, 935.287 hộ và 667.794 gia đình. Mật độ dân số là 1.392 người/km². Có 969.484 đơn vị nhà cửa. Các dân tộc trong quận này gồm có 64,81% người da trắng, 1,67% người Mỹ gốc Phi, 0,70% người da đỏ, 13,59% người Mỹ gốc Á, 0,31% người gốc các đảo Thái Bình Dương, 14,80% các dân tộc khác, và 4,12% lai nhiều hơn một chủng tộc. 30,76% dân số là người Hispanic.

Vào năm 2007, có khoảng 135.000 người gốc Việt trong số 3 triệu dân trong quận, và có 10 người Việt được bầu vào các cơ quan chính quyền địa phương như Hội đồng thành phố, Ban lãnh đạo nhà trường và Hội đồng quận.[1] Cuối năm 2014, lần đầu tiên cả ba thành phố nằm cận kề nhau ở Quận Cam, nơi có đông người Việt sinh sống, đều có thị trưởng là người gốc Việt Nam: Tạ Đức Trí thị trưởng của thành phố Westminster, Michael Võ thị trưởng ở thành phố Fountain Valley và Bảo Nguyễn, thị trưởng thành phố Garden Grove.[2][3]

Các thành phố trực thuộc