2016年，全县总人口115.96万人，人口自然增长率8.58‰。

沂水县主要系汉民族聚居区。自明代以后，有回族人移此定居。新中国成立后，由于干部职工调动，大中专学生分配及婚姻等因素，有少数民族人口迁入。1982年人口普查，全县共有汉族、回族、满族、藏族、朝鲜族、白族、高山族、壮族等8个民族。其中，汉族人口最多，占全县总人口的99.27%，其次为回族，占总人口的0.42%，其他6个民族人口数很少。仅占总人口的0.01%。1990年人口普查，全县共有汉族、回族、蒙古族、藏族、苗族、 彝族、壮族、朝鲜族、满族、白族、土家族、傣族、傈僳族、佤族、高山族、水族和达斡尔族等１７个民族。其中汉族占总人口的99.55%，回族占总人口的0.44%；其它15个民族仅占总人口的0.01%。2000年人口普查，全县共有汉族、蒙古族、回族、藏族、苗族、 彝族、壮族、布依族、朝鲜族、满族、侗族、瑶族、白族、土家族、哈尼族、傣族、黎族、傈僳族、佤族、畲族、高山族、拉祜族、水族、纳西族、景颇族、土族、仫佬族、布朗族、仡佬族、锡伯族、阿昌族、怒族、独龙族等33个民族。其中汉族占总人口的99.48%，回族占总人口的0.45%；其它31个民族占总人口的0.07%。2010年人口普查，全县共有汉族、蒙古族、回族、藏族、维吾尔族、苗族、彝族、壮族、布依族、朝鲜族、满族、土家族、哈尼族、傣族、黎族、傈僳族、佤族、畲族、高山族、拉祜族、景颇族、仫佬族、阿昌族、怒族、独龙族等25个民族，其中汉族占总人口的99.45%，回族占总人口的0.51%，其他23个民族占总人口的0.04%。