ประชากรท้องถิ่นดั้งเดิมกลุ่มแรกที่อพยพมาตั้งถิ่นฐานในบริเวณบ้านคุ้งตะเภา คือ "คนไทยเดิม" หรือ "คนไทยเหนือ" ตามคำปากของคนในสมัยอยุธยา[25] จากหลักฐานการตั้งวัดคุ้งตะเภาในสมัยธนบุรีทำให้ทราบว่า หมู่บ้านคุ้งตะเภา มีผู้คนอาศัยอยู่มาตั้งแต่สมัยอยุธยาตอนปลาย

หมู่บ้านคุ้งตะเภา มีนามสกุลใหญ่ในหมู่บ้าน คือ สกุล อ่อนคำ มากคล้าย และ รวยอบกลิ่น ซึ่งจัดว่าเป็นญาติกันมาแต่เดิม จนแม้กระทั่งในปัจจุบันนี้ คนทั้ง 3 สกุล ก็ยังเป็นสกุลใหญ่ในหมู่บ้าน และประชากรของหมู่บ้านคุ้งตะเภาส่วนใหญ่ จะเป็นญาติพี่น้องสืบสายจากทั้งสามสกุลกันลงมาทั้งสิ้น[57]

ในอดีต ประมาณปี พ.ศ. 2480 ครัวเรือนในหมู่บ้านคุ้งตะเภามีเพียง 48 หลังคาเรือน แต่ในช่วงระยะหลังมีประชากรเพิ่มมากขึ้นตามลำดับ ประกอบกับมีประชากรจากถิ่นอื่นย้ายมาอยู่ในหมู่บ้านมากขึ้น ทำให้ในปัจจุบันหมู่บ้านคุ้งตะเภามีครัวเรือนถึง 473 หลังคาเรือน และมีประชากรกว่า 1,436 คน (ข้อมูลปี 2550) โดยชาวบ้านคุ้งตะเภาในปัจจุบันส่วนใหญ่จะอยู่ในช่วงอายุ 18-50 ปี ประกอบอาชีพการเกษตรและรับจ้างเป็นหลัก เช่น อาชีพทำนา ทำไร่ข้าวโพด สวนข่า ค้าขายทั่วไป รวมไปถึง อาชีพรับราชการ[38]