Theo điều tra dân số ngày 01 tháng 04 năm 2019, Phú Thọ có 1.463.726 người, nam giới có 726.909 người, nữ giới có 736.817 người, với mật độ dân số 373 người/km². Với số dân này Phú Thọ đứng thứ 21 (sau tỉnh Bình Định và trước tỉnh Bắc Ninh) trong 63 tỉnh, thành cả nước. Tổng số hộ gia đình là 402.618 hộ, với trung bình là 3,6 người/ hộ (cả nước trung bình là 3,5 người/ hộ). Tỷ lệ dân số sống tại nông thôn, vùng núi 81,9% và tại thành thị 18,1%, đây là tỉ lệ thấp hơn nhiều so với trung bình cả nước. Tỉ lệ tăng dân số trung bình giai đoạn từ 2009-2019 là 1,06% (thấp hơn trung bình cả nước là 1,14%).

Dân tộc Kinh là thành phần có tỉ lệ lớn nhất trong cơ cấu các thành phần dân tộc ở Phú Thọ. Theo điều tra dân số ngày 1/4/2019, thì cộng đồng người Kinh có 1.214.162 người (chiếm 83%), ngoài ra còn có cộng đồng người Mường, Dao, Sán Chay có số dân tương đối đông đảo.

Tính đến ngày 1 tháng 4 năm 2019, toàn tỉnh có 9 tôn giáo khác nhau đạt 175.114 người, nhiều nhất là Công giáo có 130.193 người, tiếp theo là Phật giáo có 44.790 người. Còn lại các tôn giáo khác như đạo Tin Lành có 92 người, Hồi giáo có 31 người, đạo Cao Đài có ba người, Phật giáo Hòa Hảo có hai người, Tứ Ân Hiếu Nghĩa, Baha'i giáo và Bà La Môn mỗi tôn giáo chỉ có một người.[11]