Sudanin väestön enemmistö on muslimeja, jotka kuuluvat ylivoimaisesti sunnalaisiin. Sunni-islamille Sudanissa, kuten suuressa osassa muuta Afrikkaa, on ollut ominaista tarīqahien eli muslimien uskonnollisten veljeskuntien muodostaminen. Vanhin näistä tarīqahista on Qādiriyyah, joka tuotiin Sudaniin Lähi-idästä 1500-luvulla. Toinen merkittävä tarīqah on Khatmiyyah eli Mīrghaniyyah, jonka perusti Muḥammad ʿUthmān al-Mīrghanī 1800-luvun alussa. Ehkä voimakkain ja parhaiten organisoitu tarīqah on Mahdiyyah; sen kannattajat johtivat menestyksekästä kapinaa Turko-Egyptin hallintoa vastaan (1821-85) ja perustivat Sudaniin itsenäisen valtion, joka kesti vuodesta 1884 vuoteen 1898. Mahdiyyahin ja Khatmiyyahin tarīqahit muodostivat perustan Sudanin 1940-luvulla syntyneille poliittisille puolueille, ja niillä on edelleen ollut hallitseva rooli maan politiikassa itsenäisyyden jälkeenkin.
Pieni osa Sudanin väestöstä noudattaa perinteisiä animistisia uskontoja, erityisesti Nuba-vuorilla. Vaikka näillä animisteilla on joitakin yhteisiä uskonnollisen uskon elementtejä, jokaisella etnisellä ryhmällä on oma alkuperäisuskontonsa. Käytännöllisesti katsoen kaikki Sudanin perinteiset afrikkalaiset uskonnot jakavat käsityksen korkeasta hengestä tai jumaluudesta, yleensä luojajumalasta. Maailmankaikkeudesta on kaksi käsitystä: maallinen ja taivaallinen eli näkyvä ja näkymätön. Taivaallisessa maailmassa nähdään olevan hengellisiä olentoja, joiden tehtävänä on toimia Jumalan välittäjinä tai sanansaattajina; niloottien tapauksessa nämä henget samaistetaan heidän esi-isiinsä. Ylin jumaluus on musiikkia ja tanssia käyttävien rituaalien kohteena.
Kristittyjä on toinen pieni osa väestöstä. Kristinusko saapui Sudaniin ensimmäisen kerran noin 6. vuosisadalla eaa., ja vuosisatojen ajan sen jälkeen kristilliset kirkot kukoistivat muinaisessa Nubian kuningaskunnassa. Egyptin muslimivallan perustamisen ja myöhemmin Sudaniin suuntautuneiden arabimuuttojen jälkeen kristinusko taantui Nubiassa ja korvautui vähitellen islamilla; prosessi oli päättynyt 1400-luvun loppuun mennessä. Nykypäivän kristinusko Sudanissa on 1800-luvun jälkipuoliskolla alkaneiden eurooppalaisten lähetystyön tulosta. Suurin osa näistä ponnisteluista keskittyi Nuba-vuorille eikä pohjoisen muslimien pariin.