Die Koordinaten von Santa Barbara ist 34°25'33" nördliche Breite und 119°42'51" westliche Länge. Die Stadt befindet sich etwa 137 km nordwestlich von Los Angeles, direkt an der Küste des Pazifik. Wegen ihres Mittelmeerklimas wird diese Küste an der Südseite von Santa Barbara County häufig als "Amerikanische Riviera" genannt.

Nach dem Vermessungsamt der Vereinigten Staaten hat die Stadt eine Gesamtfläche von 107,3 km², davon sind 49,2 km² Land und 58,1 km² Wasser. Damit nimmt die Wasserfläche 54,17 Prozent der Gesamtfläche ein.

Nach der Erhebung von 2 Tausend gibt es in der Stadt 92.325 Einwohner, 35.605 Haushalte und 18.941 Familien. Die Bevölkerungsdichte beträgt 1.878,1 pro km². 74,04 Prozent sind Weißen, 1,77 Prozent Afroamerikaner, 1,07 Prozent amerikanische Ureinwohner, 2,77 Prozent Asiaten, 0,14 Prozent pazifische Insulaner, 16,37 Prozent von anderen ethnischen Herkunft. 3,85 Prozent sind Mischlinge. 35,02 Prozent sind Latinos.

von den 35.605 Haushalte haben 24,3 Prozent Kinder unter 18 Jahren, 39,8 Prozent bestehen aus verheirateten Paaren, 9,5 Prozent sind alleinerziehende Mütter, 46,8 Prozent sind keine Familie. 32,9 Prozent aller Haushalte sind Singles. 11,4 Prozent der Haushalte haben Mitglied älter als 65 Jahre. Die Durchschnittshaushaltsgröße ist 2,47 und die Durchschnittsfamiliegröße ist 3,17.

19,5 Prozent der Bevölkerung sind unter 18, 13,8 Prozent zwischen 18 und 24, 32,3 Prozent zwischen 25 und 44, 20,4 Prozent zwischen 45 und 64 und 13,8 Prozent sind älter als 65 Jahren. Der Durchschnittsalter ist 35 Jahre. Das Verhältnis zwischen Frauen und Männer beträgt 100:97,0, für Menschen über 18 Jahren liegt das Verhältnis bei 100:95,0.

Der Durchschnittseinkommen eines Haushalts liegt bei $47.498. Bei den Familien liegt der Durchschnittseinkommen bei $57.880. Männer haben ein Durchschnittseinkommen von $37.116, Frauen $31.911. Der Prokopfeinkommen der Stadt beträgt $26.466. 13,4 Prozent der Bevölkerung und 7,7 Prozent der Familien leben unter Armutsgrenze. Von diesen sind 16,8 Prozent unter 18 Jahren und 7,4 Prozent über 65 Jahre. Santa Barbara hat traditionell auch eine große Obdachlosenzahl.