Към 31 декември 2020 г. населението на област Варна е 470 124 души, което представлява 6.8% от населението на България и нарежда областта на трето място по брой на населението след областите София (столица) (1 308 хил. души) и Пловдив (666 хил. души), и преди област Бургас (410 хил. души). В сравнение с 2019 г. населението на областта през 2020 г. се увеличава с 239 души, или с 0.1%. Основните фактори, които влияят върху измененията в броя и структурите на населението, са демографските процеси - раждаемост, смъртност и миграция. Демографската ситуация в област Варна през 2020 г. се характеризира с отрицателен естествен прираст, намаляване на броят на живородените деца и коефициентът на обща раждаемост, в същото време се увеличава броят на умрелите лица и коефициентът на обща смъртност. Като положителни тенденции през 2020 г. могат да се отчетат увеличението на населението, намаляващата детска смъртност и продължаващия положителен механичен прираст на населението.  
Раждаемост   
През 2020 г. в област Варна са регистрирани 4 243 родени деца, като от тях 4 219 (99.4%) са живородени. В сравнение с предходната година броят на живородените е намалял с 65 деца, или с 1.5%.  Коефициентът на обща раждаемост1 в област Варна през 2020 г. е 9.0‰ и намалява с 0.1 процентни пункта в сравнение с предходната година. Броят на живородените момчета (2 167) е със 115 по-голям от този на живородените момичета (2 052), или на 1 000 родени момчета се падат 947 момичета.  В градовете и селата живородените са съответно 3 543 и 676 деца. Коефициентът на раждаемост в градовете е 9.0‰, а в селата - 8.8‰. През 2019 г. тези коефициенти са били съответно 9.2 и 8.8‰. Тоталният коефициент на плодовитост2 е един от основните показатели, характеризиращи плодовитостта на жените. През 2020 г. средният брой живородени деца от една жена в област Варна е 1.49. За сравнение, през 2001 г. той е бил 1.22 деца, а през 2019 г. - 1.47 деца. Средната възраст на жените при раждане на първо дете се увеличава в сравнение с 2019 г. и е 28.4 години.  През 2020 г. броят на живородените извънбрачни деца в област Варна е 2 475, или 58.7% от всички живородени. Относителният дял на извънбрачните живородени деца е по-висок в селата (69.7%) отколкото в градовете (56.6%).   

Смъртност  
Броят на умрелите през 2020 г. в област Варна е 6 930 души, а коефициентът на обща смъртност - 14.7‰. Спрямо предходната година броят на умрелите се увеличава с 940 случая, или с 15.7%.  Смъртността сред мъжете (15.9‰) продължава да бъде по-висока в сравнение със смъртността сред жените (13.6‰). През 2020 г. на 1 000 жени умират 1 104 мъже. Продължават и силно изразените различия в смъртността сред градското и селското население. Коефициентът на смъртност е по-висок в селата (21.4‰) отколкото в градовете (13.4‰).  През 2020 г. в областта са починали 15 деца на възраст до една година. Коефициентът на детска смъртност4 е 3.6‰, като през 2019 г. той е 4.4‰, а през 2001 г. - 16.3‰. 

Бракове и бракоразводи  

Регистрираните юридически бракове през 2020 г. в област Варна са 1 687 - с 373 по-малко спрямо предходната година. От всички регистрирани бракове 77.9% (1 315) са сред населението в градовете, докато в селата са сключени 372 брака. Коефициентът на брачност5 е 3.6‰ и намалява в сравнение с 2019 г., когато е бил 4.4‰. Броят на разводите през 2020 г. е 688 и е със 103 по-малко от този през 2019 година. От всички прекратени бракове 89.0% се отнасят за населението в градовете.    
Вътрешна и външна миграция на населението  
През 2020 г. в преселванията между населените места в област Варна са участвали 8 498 
лица. 

От преселващите се в страната 13 675 са избрали област Варна за свое ново местоживеене. Областите с най-големи относителни дялове в миграционния поток към област Варна са Добрич - 5.9%, София (столица) - 5.7% и Шумен - 4.3%. Най-малко преселили се в област Варна има от областите Кърджали и Смолян (0.1%). През 2020 г. 655 души са променили своя настоящ адрес от област Варна в чужбина, а 2 821 лица са променили своето обичайно местоживеене от чужбина в област Варна.