Conforme dados do último Censo Demográfico, realizado em 2010 pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), a população de Rondônia soma 1.562.409 habitantes, o que corresponde a aproximadamente 0,8% da população atual do Brasil. Esse é o terceiro maior contingente populacional da Região Norte, atrás somente do Pará e do Amazonas.
Rondônia apresenta baixa densidade demográfica (população relativa), com apenas 6,6 habitantes por quilômetro quadrado, sendo, portanto, pouco povoado. O crescimento demográfico, por sua vez, é de 1,2% ao ano, impulsionado pelo fluxo migratório com destino ao estado. Somente na década de 1970, Rondônia recebeu cerca de 285 mil migrantes, oriundos de estados de todas as Regiões do país.
A maioria da população de Rondônia reside em áreas urbanas (73,6%); os outros 26,4% habitam áreas rurais. O estado possui 52 municípios, sendo que a capital e a cidade mais populosa é Porto Velho, com 428.527 habitantes. Outros municípios com grande concentração populacional são: Ji-Paraná (116.610), Ariquemes (90.353), Cacoal (78.574), Vilhena (76.202), Jaru (52.005), Rolim de Moura (50.672) e Guajará-Mirim (41.646).
O estado apresenta grande diversidade cultural, com influência das tradições indígenas e dos colonizadores portugueses. Entre as diversas manifestações culturais estão a Festa do Divino, Jerusalém da Amazônia, Folia de Reis, Congada, etc.
No âmbito social, a população de Rondônia enfrenta alguns problemas, em especial o déficit nos serviços de saneamento ambiental: menos de 40% das residências têm acesso à água tratada e à rede de esgoto. A taxa de mortalidade infantil, apesar de estar em constante declínio, permanece um pouco acima da média nacional, que é de 22 óbitos a cada mil nascidos vivos, enquanto a de Rondônia é de 22,4 para cada mil nascidos vivos.