Одной из самых ярких черт населения области является многонациональность. На территории области проживают представители более чем 80 этносов (народов), относящихся преимущественно к индоевропейской, алтайской и уральской языковым семьям. Самая многочисленная — славянская группа индоевропейской языковой семьи — русские (72% населения), украинцы, белорусы. Доля русских почти повсеместно превышает 50%, и только в Абдулинском, Асекеевском, Домбаровском и Ясненском районах она ниже 40% .
Историческое ядро русского населения составляло казачество, расселившееся издавна в Илекском, Оренбургском, Сакмарском Соль-Илецком и некоторых других районах области. Казачье войско состояло не только из русских, но именно они составляли его основу.
Из других народов индоевропейской языковой семьи на территории области проживают немцы — представители германской группы. Значительная часть представителей этого народа в 90-е годы эмигрировала. Выезжают на историческую родину и евреи.
По переписи 1989 г. 15,8% населения относилось к тюркской группе алтайской языковой семьи. Самые многочисленные из них — татары — это второй по численности народ Оренбуржья, составляющий 7% населения. Они проживают во всех районах и городах области, но особенно много их на северо-западе области, в близких к Татарстану районах, а также вдоль среднего течения р. Урал. В Абдулинском и Асекеевском районах татары являются самым многочисленным народом (соответственно 29 и 45%). Довольно высока их доля в Матвеевском (29%), Сакмарском (19%), Пономаревском, Шарлыкском, Саракташском районах (по 16—17%).
Доля третьего по численности народа — казахов — около 5% . Основная их часть проживает в районах, граничащих с Казахстаном, а в Ясненском и Домбаровском районах казахи являются самым многочисленным народом.
Башкиры живут в основном в районах, прилегающих к границе с Башкортостаном, а чуваши — на северо-западе области.
Уральская семья представлена мордовским, а также немногочисленным удмуртским и марийским населением. Мордва проживает в Оренбуржье повсеместно, но большая часть их сосредоточена на северо-западе, в Абдулинском, Бугурусланском и Северном районах, где их доля в населении высока и составляет соответственно 24, 38 и 35% населения.
Остальные народы малочисленны и в общей сложности составляют лишь 1,1% населения.