Trước đây huyện Vĩnh Lợi có diện tích 631 km². Sau khi tách phần phía tây nam để thành lập huyện Hoà Bình vào tháng 7 năm 2005, huyện Vĩnh Lợi còn lại 24.942 ha diện tích tự nhiên và 91.915 nhân khẩu. Đây là huyện có diện tích nhỏ nhất của tỉnh Bạc Liêu.

Huyện Vĩnh Lợi có tổng dân số năm 2018 là 102.173 người, thấp nhất trong các đơn vị hành chính cấp huyện thuộc tỉnh Bạc Liêu; mật độ dân số là 404 người/km². Trong đó, dân số sống ở thành thị là 14.629 người chiếm tỉ lệ 14,32% và dân số sống ở nông thôn là 87.544 người chiếm tỉ lệ 85,68%. Năm 2019, dân số toàn huyện là 101.025 người: trong đó, dân tộc Kinh 90.837 người chiếm 89,92%; dân tộc Khmer 9.828 người (2.169 hộ) chiếm 9,73%; dân tộc Hoa 356 người và dân tộc khác 4 người chiếm 0,35%.