据黄龙池、吴城、梨园3处出土文物考证,早在新石器时期,偏关就有人类居住,繁衍生息。进人漫长的封建社会,人口逐渐发展。由于朝代更替、疆域变迁以及战争频繁等因素,户籍人口时增时减,变化很大。明初,从洪洞县大槐树下移民来偏关安居者很多。偏关成为边防重镇之后,军队时来时往,弃军从农落籍当地者也不少。
清雍正三年(1725),偏关改关为县,当时全县为4万人,之后,裁去绿营兵,加之县人外迁,使人口减少到2万人。
1949年中华人民共和国成立后,全县人口为5.24万人。
1991年,全县人口为98695人,与1985年的87222人相比,6年时间增加11473人,平均每年增加1912人。比1978年至1985年年平均增加的722人上升了1189人。全县人口自然增长率又上升到22%。
20世纪80年代以后,偏关县贯彻执行计划生育政策,使人口有计划、按比例地增长,有效地控制了人口的过盛增加。全县广大青年夫妇响应中国共产党的号召,积极采取放环、服药等避孕措施,自觉控制人口增长,使人口出生率逐渐下降。
2012年,全县人口为11.53万人,与1991年的9.87万人相比,21年时间增加了1.67万人,平均每年增加793人。比1985年至1991年年平均增加的0.2万人下降0.11万人。全县人口自然增长率控制在8%左右。
随着国民经济的快速发展,外出务工人员不断增加、学生外地读书就业,国家扶贫移民和城镇化建设政策的实施,许多居民迁往外地,也是人口自然增长率下降的一个因素。同时,外来务工人员也不断增加,特别是2007年后流动人口增加更快,2012年达到了0.47万人。
2019年全县常住人口11.5870万人。全年出生人口592人,出生率为5.12%;死亡人口870人,死亡率为7.52%;自然增长率-2.4%。
2021年偏关县第七次全国人口普查公报全县常住人口为73382人,与2010年第六次全国人口普查的112111人相比,十年间减少了38729人,下降34.55%,年平均增长-4.15%。