洛杉矶市区人口约410万，其郊区与卫星城的大洛杉矶地区（Greater Los Angles Area）的总人口约为1600万。

大量的移民使洛杉矶成为一个多民族、多种文化色彩的国际性城市，少数民族占全市人口的一半左右，并拥有众多移民社区，各色人种聚居的地区形成了各自的“城”，如巴西街，充满了浓郁的巴西文化，每年3月的巴西狂欢节上都能看到巴西裔美国人在跳迷人的桑巴舞。洛杉矶也是美国华人的主要聚集地之一，约有7万左右华人居住于此。而洛杉矶的别称“罗省”，就是早期广东华人移居的粤语音译。而且洛杉矶市属于洛杉矶县（Los Angeles County）所以也有“省城”的意思。

但是不同种族混杂也使到洛杉矶和其他美国大城市一样，面对强大的种族问题，1992年便发生了黑人对抗白人警察滥用警权的大暴乱。

洛杉矶是世界上宗教团体种类最为繁多的城市之一。

许多种宗教在洛杉矶都拥有追随者，其中各种基督教教派就超过100个。由于西班牙人、菲律宾人和爱尔兰人数量众多，罗马天主教是洛杉矶最大的宗教团体。

天主教洛杉矶总主教领导着这个美国最大的总教区。2002年，在市中心北端建成了天使之后主教座堂（The Cathedral of Our Lady of the Angels）。

洛杉矶圣殿是世界上第二大耶稣基督末期圣徒教会的教堂，位于洛杉矶韦斯特伍德区（Westwood）的圣莫尼卡大道。它建于1956年，是加州第一座耶稣基督后期圣徒教会教堂。游客中心对公众开放，洛杉矶地区家庭历史中心（Los Angeles Regional Family History Center）也对公众开放。

洛杉矶拥有的犹太人的数量在美国各城市中居第二位，仅次于纽约。在该市各处有许多改革派、保守派、正统派的犹太会堂。大部分位于圣费尔南多谷（San Fernando）和西洛杉矶。

1906年至1909年发生在洛杉矶的亚苏撒街复兴（Azusa Street Revival）是五旬节运动历史上的里程碑。不久之后，基督新教基要派也是在洛杉矶得名并迈出了至关紧要的一步。1909年，洛杉矶圣经学院（B.I.O.L.A.，今拜奥拉大学，Biola University）出版并广泛散发名为The Fundamentals的一套丛书，介绍对圣经传统保守的解释。“基督教基要主义”这一术语就得名于这套丛书。

在20世纪20年代年代，麦艾美（Aimee Semple McPherson，1890年- ）创立了繁荣的国际四方福音教会（International Church of the Foursquare Gospel），安吉利斯主教堂（Angelus Temple）向白人和黑人信徒都开放。1949年，葛培理牧师由于在洛杉矶举办了一场成功的奋兴大会而成为名人。赫伯特·阿姆斯壮（Herbert W. Armstrong）创办的普世神教会（耶和华环球教会，Worldwide Church of God）总部曾经设在帕萨迪纳附近，则位于格伦代尔（Glendale）。吉恩·斯科特（Gene Scott）博士直到2005年去世，一直在市中心附近立足。大都会社区教会（Metropolitan Community Church）是一个以男女同性恋者为主要成员的基督徒团契，1968年由佩雷（Troy Perry）在洛杉矶创办。

由于洛杉矶拥有大量不同族裔的人口，这里也就拥有了众多的各种宗教信仰的组织，包括伊斯兰教、佛教、印度教、琐罗亚斯德教、锡克教、巴哈伊教、各种东正教、苏菲派等等。例如，来自亚洲的移民成立了许多佛教社团，使得该市拥有世界上种类最多的佛教徒。洛杉矶拥有的佛教徒人数在美国城市中居第一位。该市有300多座佛教寺庙。