Vorherrschende Religion ist der Islam, der im 8. Jahrhundert von Arabischen Eroberern verbreitet wurde. Aserbaidschan ist außer dem Iran, dem Irak und Bahrain das einzige Land mit schiitischer Bevölkerungsmehrheit: 68 % der Aserbaidschaner bekennen sich zur schiitischen und nur 32 % zur sunnitischen Glaubensrichtung. Während der Sowjetzeit war die Religionsausübung in Aserbaidschan wie auch in den zentralasiatischen Ländern verboten. Viele Aserbaidschaner wurden während der Sowjetherrschaft säkularisiert. Daher bezeichnen sich heute nur ca. 10 % als regelmäßig praktizierende Muslime. Die meisten Aserbaidschaner praktizieren den Islam nur an hohen Feiertagen wie dem Ramadan. Nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion erlebte der Islam 1991 eine Wiedergeburt, die jedoch zu keiner Radikalisierung der Gesellschaft führte. Einzig im Süden des Landes ist eine seit einigen Jahren durch iranischen Einfluss entstehende orthodoxe Form des Islams im Kommen.
In Aserbaidschan leben heute noch 25.000-30.000 Juden. Sie lassen sich in drei Gruppen unterteilen: aschkenasische Juden europäischer Herkunft, sogenannte Bergjuden bzw. Taten und georgische Juden. Am 9. März 2003 wurde in der Hauptstadt Baku eine neue Synagoge eröffnet. Es handelt sich um die erste neugebaute Synagoge in einem überwiegend muslimischen Staat.