K 1. lednu 2014 obývalo Španělsko 46,7 miliónu obyvatel; průměrná hustota zalidnění činila 91,2 obyvatele na km², což je mírně pod průměrem EU. Rozložení obyvatelstva je silně nerovnoměrné: zatímco pobřežní oblasti a ostrovy jsou velmi hustě zalidněné, centrální Španělsko je téměř pusté, trpící dlouhodobým stárnutím obyvatelstva a jeho odchodem zejména do Madridu, v jehož aglomeraci žije 14 % obyvatel země. Hodně Španělů žije v západní Evropě, především ve Francii, SRN a Švýcarsku, dále v USA, Kanadě, latinskoamerických zemích a v Maroku. Přirozený demografický růst je nízký, přírůstky obyvatelstva tvoří imigranti. Obyvatelé země se označují jako Španělé; část obyvatel hovořících jinými jazyky než kastilštinou považují za Španěly pouze Kastilce a samy se často prohlašují za Galicijce, Basky a Katalánce. Přes tři čtvrtiny obyvatel se hlásí k římskokatolické církvi, podíl ostatních náboženství je velmi nízký.
Nejvýznamnějším a zároveň úředním jazykem Španělska je španělština, označovaná také jako kastilština. K dalším úředním jazykům náleží regionální jazyky katalánština, galicijština, baskičtina a okrajově aranéština. Katalánština je druhým nejpoužívanějším jazykem; mluví jí většina obyvatel Katalánska, Valencie a Baleár, vedle toho je úředním jazykem Andorry. Galicijštinu aktivně používá zejména venkovské obyvatelstvo Galicie, baskičtinu většina Baskicka a Navarry. Vedle těchto jazyků se ve Španělsku vyskytují také asturština, aragonština, extremadurština, leónština a různé přechodné dialekty, jež však úředními jazyky nejsou.
Zatímco ve 20. století bylo Španělsko zemí, odkud emigranti odcházeli, na přelomu 20. a 21. století zaznamenala silnou vlnu migrace, která, byť již o něco slabší, pokračuje dodnes. S čistou mírou imigrace 1,5 % v roce 2005 bylo po Kypru na druhém místě v EU. V současnosti zaujímá s hodnotou 0,99 % 15. místo v unii. V roce 2008 tvořilo 5 220 000 cizinců 11,8 % obyvatel Španělska. Největší zastoupení mají Rumuni, rychle stoupá podíl Britů a dalších občanů starých států Evropské unie,např Portugalska i Polska. Nejvíce imigrantů se usazuje v Madridu a na pobřeží Středozemního moře, naopak Galicie či Asturie příliv cizinců téměř nepocítily.
| poř. | město | obyvatelstvo |
|---|---|---|
| 1 | Madrid | 3 232 463 |
| 2 | Barcelona | 1 595 110 |
| 3 | Valencia | 797 654 |
| 4 | Sevilla | 699 145 |
| 5 | Zaragoza | 654 390 |