Thẩm Dương có dân số 8,1 triệu người và dân số đô thị là 5,74 triệu người. Đa dạng về sắc tộc và văn hóa, Thẩm Dương có 38 trong số 56 dân tộc được công nhận của Trung Quốc, trong đó đa số là người Hán khi chiếm đến 91,26% dân số Thẩm Dương. 37 nhóm dân tộc thiểu số gồm người Mãn Châu, người Triều Tiên, người Hồi, người Xibe, người Mông Cổ, người Tráng, người Miêu, người Thổ Gia, người Động, người Daur, người Bạch, người Uyghur, người Tạng, người Di, Thổ dân Đài Loan, người Xa, người Bố Y, người Dao, người Kazakh, |(Trung Quốc)|người Thái, người Lê, người Thủy, người Nạp Tây, người Kachin, người Kyrgyz, người Thổ, người Mulao, người Khương, người Mao Nam, người Cờ Lao, người Nga, người Evenk, người Tatar, người Oroqen, người Nanai và người Lhoba. Hầu hết các nhóm này không có nguồn gốc ở khu vực Thẩm Dương; một số ít, chẳng hạn như Mãn Châu và Xibe.

Thẩm Dương có nhiều đền thờ, nhà thờ Hồi giáo, nhà thờ và các nơi thờ cúng tôn giáo khác.