Karlovy Vary mají přibližně 48 000 obyvatel. Populace města zaznamenala v průběhu let určité změny, přičemž počet obyvatel v minulosti kolísal v důsledku historických, ekonomických a sociálních faktorů.
Romská komunita často čelí problémům spojeným s chudobou, nezaměstnaností a nedostatečným vzděláním. Tyto problémy jsou často prohlubovány diskriminací a sociálním vyloučením.
Romové často žijí v určitých částech města, které mohou být charakterizovány horšími podmínkami bydlení a infrastrukturou. Segregace vede k dalšímu sociálnímu vyloučení.
Romové v Karlových Varech často čelí vyšší míře nezaměstnanosti ve srovnání s celkovou populací. Tento problém je spojen s nízkou úrovní vzdělání, diskriminací na trhu práce a omezenými pracovními příležitostmi.
Většinu obyvatel tvoří Češi.
Ve městě žije také významná ruská komunita, která se výrazně rozrostla po roce 1989.
Město má také menší komunity Němců, Ukrajinců a Vietnamců.
Věková struktura Karlových Varů je podobná jako v jiných částech České republiky, s postupně stárnoucí populací.
Město přitahuje mnoho starších lidí, kteří sem přicházejí kvůli lázeňské péči a poklidnému životnímu stylu.