WHO ước tính rằng trong năm 2010 đã có 219 triệu ca sốt rét làm 660.000 ca tử vong.[8][26] Các ước tính khác đưa ra con số từ 350 đến 550 triệu nhiễm falciparum[27] và gây tử vong năm 2010 vào khoảng 1,24 triệu người[28] đến 1,0 triệu người trong năm 1990.[29] Phần lớn các ca (65%) gặp ở trẻ em dưới 15 tuổi.[28] Khoảng 125 triệu phụ nữ mang thai có nguy cơ nhiễm trùng mỗi năm; ở vùng hạ Saharan châu Phi, sốt rét ở mẹ liên quan đến 200.000 trường hợp trẻ sơ sinh chết mỗi năm.[30] Có khoảng 10.000 ca sốt rét mỗi năm ở Tây Âu, và 1300–1500 ở Hoa Kỳ.[31] Khoảng 900 người chết do bệnh sốt rét ở châu Âu trong những năm 1993 và 2003.[32] Cả tỉ lệ mắc bệnh toàn cầu và tỉ lệ tử vong đã giảm trong những năm gần đây. Theo WHO, các ca tử vong vì sốt rét trong năm 2010 đã giảm hơn 3 lần từ năm 2000 với ước tính là 985.000, chủ yếu là do việc sử dụng mùng chống muỗi và các liệu pháp điều trị kết hợp với artemisinin.[33]

Sốt rét hiện có phân bố trên một dải rộng quanh xích đạo, các vùng của châu Mỹ, nhiều nơi ở châu Á, và hầu hết ở châu Phi; ở vùng cận Saharan châu Phi, 85–90% tử vong do sốt rét.[34] Một ước tính năm 2009 cho thấy rằng các quốc gia có tỉ lệ tử cao nhất trên 100.000 dân là Bờ Biển Ngà (86,15), Angola (56,93) và Burkina Faso (50,66).[35] Ước tính năm 2010 chỉ ra rằng các quốc gia nguy hiểm nhất đối với sốt rét trên số dân là Burkina Faso, Mozambique và Mali.[28] Dự án Át-lát sốt rét nhằm mục đích lập bản đồ phân cấp vùng có bệnh sốt rét trên toàn cầu nhằm cung cấp công cụ để xác định giới hạn không gian toàn cầu về căn bệnh và để đánh giá gánh nặng của căn bệnh.[36][37] Nỗ lực này đã xuất bản được bản đồ phân bố đối với loài P. falciparum năm 2010.[38] Đến năm 2010, có khoảng 100 quốc gia có bệnh sốt rét.[26][39] Mỗi năm có 125 triệu du khách quốc tế viếng thăm những quốc gia đó, và hơn 30.000 người bị lây nhiễm.[32]

Phân bố địa lý của bệnh sốt rét trên một vùng rộng lớn rất phức tạp, và các khu vực không có sốt rét và bị ảnh hưởng của sốt rét thường được tìm thấy gần nhau.[40] Sốt rét phổ biến ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới do chế độ mưa, nhiệt độ cao và độ ẩm cao, cùng với các vùng nước tù đọng là nơi ấu trùng muỗi phát triển thuận lợi, cũng như cung cấp môi trường tốt cho chúng sinh sôi nảy nở.[41] Ở các vùng khô hơn, sự bùng nổ bệnh sốt rét đã được dự đoán với độ chính xác hợp lý dựa trên bản đồ phân bố lượng mưa.[42] Sốt rét phổ biến ở vùng nông thôn hơn so với thành thị. Ví dụ, nhiều thành phố của tiểu vùng Mekong ở Đông Nam Á chủ yếu là không có sốt rét, nhưng bệnh lại phổ biến ở những vùng nông thôn, dọc theo biên giới quốc tế và ven rừng.[43] Ngược lại, sốt rét ở châu Phi có mặt ở cả thành thị và nông thôn, mặc dù nguy cơ thấp hơn ở các thành phố lớn hơn.[44]