Çaycuma’nın resmi olmayan 2000 yılı Genel Nüfus Sayımı sonuçlarına göre toplam nüfusu 96564’dür. Bu nüfusun 18756’sı ilçe merkezinde, 77808’i ise belde merkezleriyle köylerde bulunmaktadır.

Çaycuma’nın bilinen en eski resmi nüfusu 1940 yılına aittir.1940 Yılında 1234 olan ilçe merkezindeki nüfusun %44.1 (544)’i erkeklerden, %55.9 (690)’u kadınlardan oluşmaktadır. 1945’e gelindiğinde(1940-1945 arasında) nüfus %97.1 büyümüştür.

Çaycuma nüfus hareketleri incelendiğinde, en göze çarpan gelişme, 1965-70 döneminde ilçe merkezi nüfusunun %98 büyümesidir. Bu olağandışı artışın nedeni, 1969 yılında işletmeye alınan SEKA Kağıt Fabrikasıdır. Sanayi, ilçe merkezinde hızlı nüfus artışı ve kentleşme sürecini başlatmıştır. İlçe merkezindeki bu gelişmeye karşın, köylerdeki nüfus artış hızı, Türkiye ve Zonguldak genel verileri dikkate alındığında, düşünülenin tersine yüksek değildir.

Çaycuma ilçe merkezi, belde ve köy nüfusları, sayım yılları itibariyle çizelgede gösterilmiştir.

1997 yılından 2000’e hem genel nüfus toplamında, hem de ilçe merkezi nüfusunda dikkate değer bir azalma göze çarpmıştır. Bu nüfus azalması, sanayileşmedeki gerileme ve yeni yatırımların gerçekleşmemesi nedeniyle genel anlamda istihdam kabiliyetini kaybeden Çaycuma ve çevresinden dışarıya göç olgusundan kaynaklanmaktadır. Son yıllarda ilçe merkezi nüfusunda belirgin bir şekilde artış gözlenmektedir.

Çaycuma’nın 2010 Yılı itibariyle TUİK(Türkiye İstatistik Kurumu) verilerine göre Çaycuma’nın toplam nüfusu 96.615’dir. Bu nüfusun 22.469′ nu ilçe merkezi oluşturmaktadır.

Tuik verilerine göre 2024 yılı itibari ile ilçenin toplam nüfusu 91,968, ilçe merkezi nüfusu 32.292 olarak belirlenmiştir.