Laut dem Ergebnis der letzten Volkszählung vom 9. Oktober 2002 hat Sankt Petersburg 4.159.635 Einwohner. Das sind etwa 3 Prozent der gesamten Einwohnerzahl Russlands. Der durchschnittliche Bruttomonatslohn betrug 2005 nach offiziellen Angaben 10498 Rubel (etwa 309 Euro).
St. Petersburg war seit seiner Gründung eine Stadt großer sozialer Gegensätze. Seit der Perestroika und dem Untergang der Sowjetunion brechen diese wieder verschärft auf. Menschen, die betteln oder auf der Straße ihr letztes Hab und Gut verkaufen, sind zwar seit dem Stadtjubiläum 2003 aus der Innenstadt vertrieben, gehören etwas außerhalb aber zum alltäglichen Straßenbild. Etwa 15 % der Bevölkerung leben in so genannten Kommunalkas, Gemeinschaftswohnungen, in denen sich viele Familien eine Wohnung, eine Küche und ein WC teilen müssen, meist besitzt jede Familie nur ein einziges Zimmer.
In St. Petersburg gilt eine Zuzugssperre – Wohnrecht in der Stadt erhält nur, wer Wohnung und Arbeit nachweisen kann oder mit einem Einwohner verheiratet ist. Die Internationale Arbeitsorganisation schätzt, dass in der Stadt im Jahr 2000 etwa 16.000 Straßenkinder lebten.
Die ehemals multikulturell geprägte Stadt ist heute überwiegend, laut offizieller Statistik zu 89,1 Prozent, von ethnischen Russen bewohnt. Dazu kommen 2,1 Prozent Juden, 1,9 Prozent Ukrainer, 1,9 Prozent Weißrussen sowie kleinere Gruppen von Tataren, Kaukasiern, Usbeken, Wepsen und Finnen.
Trotz der zu Sowjetzeiten staatlich verordneten Religionsfeindschaft sind 2004 nach Schätzungen nur noch 10 Prozent der Bevölkerung Atheisten. Der Großteil ist russisch-orthodox, wobei es in der Stadt aber heftige Auseinandersetzungen zwischen Traditionalisten und Reformern gibt. Die Kirchengebäude gehören überwiegend dem russischen Staat. Peter der Große untersagte den Bau von Zwiebeltürmen. Dies ist der Grund, dass sich in der ganzen Stadt nur ein einziger solcher Turm aus der Vorkriegszeit findet – er befindet sich an der Stelle, wo Zar Alexander II. ermordet und die Auferstehungskirche für ihn errichtet wurde. Die zahlreichen Kirchenneubauten in den Randgebieten werden hingegen meist im traditionellen russischen Stil errichtet. 1914 wurde von der tatarischen Gemeinde am Nordufer der Newa die weithin sichtbare Petersburger Moschee errichtet. In der Nähe des Mariinski-Theaters befindet sich die im orientalischen Stil erbaute und 2003 komplett renovierte Synagoge. Sie ist das drittgrößte jüdische Gotteshaus in Europa.