Conforme dados do Censo Demográfico de 2010, realizado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), a população do Rio Grande do Norte é de 3.168.027 habitantes, o que corresponde a aproximadamente 1,6% da população atual do Brasil. A densidade demográfica, também chamada de população relativa, é de 60 habitantes por quilômetro quadrado; e o crescimento demográfico é de 1,3% ao ano.
A população do Rio Grande do Norte está distribuída de maneira desigual pelo território do estado, visto que as áreas próximas ao litoral são bastante povoadas, enquanto o interior é pouco habitado. Esse fato se deve ao grau de desenvolvimento socioeconômico das regiões litorâneas, que é maior que o do interior, atraindo mais pessoas.
A maioria dos habitantes reside em áreas urbanas (77,8%). Natal, capital do estado, é a cidade de maior concentração populacional, com 803.739 habitantes. Existem outros 166 municípios, sendo que os mais populosos são: Mossoró (259.815), Parnamirim (202.456), São Gonçalo do Amarante (87.668), Macaíba (69.467), Ceará-Mirim (68.141), Caicó (62.709), Açu (53.227).
O Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) do Rio Grande do Norte é o terceiro melhor entre os estados da Região Nordeste, estando atrás somente da Bahia e de Sergipe. No entanto, o IDH do estado é menor que o de todas as unidades federativas das demais Regiões do país.
Entre os problemas sociais estão: a taxa de mortalidade infantil, apesar de estar em constante declínio, é alta, com 33,5 óbitos a cada mil nascidos vivos, estando bem acima da média nacional, que é de 22; o índice de analfabetismo é de 20%; e os serviços de saneamento ambiental atendem a menos da metade da população.