Theo kết quả điều tra dân số năm 2009, Thanh Hóa có 3.400.239 người, đứng thứ ba Việt Nam, chỉ sau thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội. Trong 10 năm từ 1999 đến 2009, quy mô dân số giảm 0,2 %, do số dân tăng tự nhiên không thể bù đắp được số người chuyển đi làm ăn, sinh sống ở các tỉnh, thành phố khác[1]

Trong tổng dân số năm 2009, nữ giới có 1.717.067 người, dân số thành thị là 354.880 người. Mật độ dân số vào loại trung bình: giảm từ 310 người/km² (năm 1999) xuống 305 người/km² (năm 2009). Tỉ số giới tính (số nam trên 100 nữ) tăng từ 95,6 % (năm 1999) lên 98,0 % (năm 2009), tương đương với mức chung của cả nước[1].

Có khoảng 500.000 người dân gốc Thanh Hóa đang làm ăn, sinh sống tại miền Nam Việt Nam.[2]