Conforme dados do Censo Demográfico de 2010, realizado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), o Rio de Janeiro possui 15.989.929 habitantes, sendo o terceiro estado mais populoso do Brasil, atrás somente de São Paulo e Minas Gerais, respectivamente. Esse contingente populacional corresponde a aproximadamente 4,4% da população total do país.
A população fluminense, assim como na maioria dos estados brasileiros, é bastante miscigenada. O território que atualmente corresponde ao Rio de Janeiro era habitado por diferentes tribos indígenas. Durante o processo de colonização, o estado recebeu portugueses, franceses, além de escravos africanos. Com o passar dos anos, houve um fluxo migratório de espanhóis, italianos, alemães, suíços, etc. Todas essas etnias contribuíram para a diversidade do povo fluminense e o aumento do contingente populacional.
O Rio de Janeiro, além de populoso, é povoado, visto que sua densidade demográfica (população relativa) é de 365,2 habitantes por quilômetro quadrado, bem acima da média nacional, que é de 22,4 hab./ km². A taxa de crescimento demográfico é de 1,1% ao ano. Essa é a unidade federativa mais urbanizada do Brasil, com cerca de 96,7% dos habitantes residindo em áreas urbanas; apenas 3,3% da população ocupa áreas rurais. Com relação ao sexo, 52,3% são mulheres e 47,7%, homens.
A capital, Rio de Janeiro, possui 6.320.446 habitantes, sendo a cidade mais populosa do estado. Outros municípios com grande concentração populacional são: São Gonçalo (999.728), Duque de Caxias (855.048), Nova Iguaçu (796.257), Niterói (487.562) e Belford Roxo (469.332), Campos dos Goytacazes (463.731), São João de Meriti (458.673), Petrópolis (295.917), Volta Redonda (257.803), Magé (227.322), Itaboraí (218.008).
O estado do Rio de Janeiro detém o quarto melhor Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) do país. Entre os bons indicadores, se comparados com as médias nacionais, estão as baixas taxas de analfabetismo (4%) e de mortalidade infantil (18 para cada mil nascidos vivos). Entretanto, o estado sofre com a violência, registrando um dos maiores maiores índices de homicídios dolosos (com intenção de matar) do país: 33 para mil habitantes.