Към края на 2019 година населението на област Стара Загора е 313 396 души, което представлява 4.5% от населението на България и нарежда областта на 5-то място по брой на населението - непосредствено след област Бургас (409 265) и преди област Благоевград (302 694). В сравнение с 2018 г. населението на областта намалява с 2 960 души, или с 0.9%.

Мъжете са 151 611 (48.4%), а жените 161 785 (51.6%), или през 2019 г. в област Стара Загора на 1 000 мъже се падат 1 067 жени.

Продължава процесът на застаряване на населението. В края на 2019 г. лицата на 65 и повече навършени години са 70 830, или 22.6% от населението на областта. В сравнение с 2018 г. делът на населението в тази възрастова група нараства с 0.3 процентни пункта, а спрямо 2001 г. - с 5.1 процентни пункта.

Процесът на застаряване е по-силно изразен сред жените, отколкото сред мъжете. Относителният дял на жените на възраст над 65 години е 26.4%, а на мъжете - 18.5%. Тази разлика се дължи на по-високата смъртност сред мъжете и като следствие от нея - на по-ниската средна продължителност на живота при тях.

В регионален аспект делът на лицата на 65 и повече навършени години е най-висок в общините Опан (44.1%), Братя Даскалови (29.2%) и Чирпан (25.8%). Общо в 8 общини този дял е над средния за областта. Най-нисък е делът на възрастното население в общините Николаево (17.7%), Гурково (17.9%) и Стара Загора (20.8%).

Към 31.12.2019 г. децата до 15 години са 47 004, или 15.0% от общия брой на населението на областта, като спрямо 2018 г. този дял нараства с 0.1 процентни пункта, а спрямо 2001 г. - намалява с 0.3 процентни пункта.

Относителният дял на населението под 15 години е най-висок в общините Николаево - 25.5%, Гурково – 20.1% и Мъглиж - 17.8% от населението на общината. Общо в 6 общини този дял е под общия за областта, като най-нисък е в община Опан - 7.9%, следвана от община Раднево -12.7%.

Застаряването на населението води до повишаване на неговата средна възраст, която в област Стара Загора достига 44.2 години в края на 2019 година.

Процесът на застаряване на населението се проявява както в селата, така и в градовете, като в градовете на областта средната възраст на населението е 43.3 години, а в селата - 46.6 години.

Населението в трудоспособна възраст в област Стара Загора към 31.12.2019 г. е 182 192 души, или 58.1% от населението на областта, като мъжете са 95 946, а жените - 86 246. Броят на трудоспособното население намалява с 2 398 души, или с 1.3% през 2019 г. спрямо предходната година.