De acordo com dados do Censo Demográfico de 2010, realizado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBG), a população do Tocantins atingiu a marca de 1.383.445 habitantes, sendo a terceira maior da Região Norte. Esse contingente populacional corresponde a cerca de 0,7% da população atual do Brasil.
O território tocantinense é pouco povoado, visto que sua densidade demográfica (população relativa) é de aproximadamente 4,98 habitantes por quilômetro quadrado. Já o crescimento demográfico, impulsionado pelos fluxos migratórios com destino ao estado, é de 1,8% ao ano.
O Tocantins abriga várias tribos indígenas, como a Karajá, Javaé, Xambioá, Krahô, Canela, Apinajé e Pankararú, totalizando mais de 10 mil índios, distribuídos em 82 aldeias. O estado também possui cerca de 15 comunidades remanescentes de quilombos, sendo habitadas por milhares de pessoas.
Assim como nos demais estados brasileiros, a maioria da população do Tocantins reside em áreas urbanas (78,8%). São 139 municípios tocantinenses, sendo que a capital e cidade mais populosa é Palmas, com 228.332 habitantes. Outros municípios com grande concentração populacional são: Araguaína (150.484), Gurupi (76.755), Porto Nacional (49.146) e Paraíso do Tocantins (44.417).
A população do Tocantins enfrenta alguns problemas socioeconômicos, em especial o déficit nos serviços de saneamento ambiental – menos de 20% das residências têm acesso à rede de esgoto. A taxa de mortalidade infantil, com 25,6 óbitos a cada mil nascidos vivos, está acima da média nacional, que é de 22. O analfabetismo atinge 13,5% da população.
