SP2020 mencatat penduduk Provinsi Bali pada bulan September 2020 sebanyak 4,32 juta jiwa. Dibandingkan dengan hasil sensus sebelumnya, jumlah penduduk Provinsi Bali terus mengalami peningkatan. Dalam jangka waktu sepuluh tahun sejak tahun 2010, jumlah penduduk Bali mengalami penambahan sekitar 426,65 ribu jiwa atau rata-rata sebanyak 42,66 ribu setiap tahun.

Dengan luas daratan Provinsi Bali sebesar 5.780,06 kilometer persegi, maka kepadatan penduduk Bali sebanyak 747 jiwa per kilometer persegi. Angka ini meningkat dari hasil SP2000 yang mencatat kepadatan penduduk Bali sebanyak 544 jiwa per kilometer persegi dan hasil SP2010 yang mencapai 673 jiwa per kilometer persegi.

Dalam kurun waktu sepuluh tahun terakhir (2010-2020), rata-rata laju pertumbuhan penduduk Bali sebesar 1,01 persen per tahun. Terjadi penurunan laju pertumbuhan penduduk sebesar 1,13 poin jika dibandingkan dengan periode 2000-2010 yang sebesar 2,14 persen per tahun.