Bosetningen i Finnmark hører til den eldste i landet. Det er gjort funn fra den såkalte Komsakulturen, særlig i Alta, fra et tidsrom (8000–2500) f.Kr. Det er antatt at denne kulturen har hatt kontakt med Fosnakulturen (se Fosnakomplekset) lenger sør i landet, men det er ikke påvist sikre forbindelser mellom Komsakulturen og den samiske kulturen i Finnmark. Det er usikkert når samene slo seg ned i det nåværende Finnmark. Antakelig skjedde dette fra 1600–2000 f.Kr. og fremover; de eldste arkeologiske funn av mulig samisk opprinnelse har man fra Varangerfunnene fra denne tiden. Opprinnelsen til den samiske kulturen synes å finnes i øst, muligens i Ural. Den samiske innvandringen regnes for å ha vært så stor at den opprinnelige befolkningen i hele det nåværende Finnmark overtok deres språk. Det kan påvises en sikker samisk kultur i egentlig forstand i området fra vår tidsregnings begynnelse da jernalderen for alvor startet på samisk område. Litt senere kan de arkeologiske funnene suppleres med de første skriftlige kilder som nevner samene (Tacitus, ca. 100 e.Kr.). Den samiske jernalderen varte grovt sett til 1500-tallet. Da hadde nordmenn allerede i 200–300 år slått seg ned i kyststrøkene av Finnmark. Denne bosetningen skyldes først og fremst fiskeriene, og at fisken på 1200-tallet ble en handelsvare av internasjonal betydning. På 1700- og 1800-tallet fikk Finnmark en betydelig finsk innvandring. Denne var til dels betinget av krig og uår i hjemlandet, dels svingninger i fiskeriene på norsk side av grensen. De finske innvandrerne ble kalt kvener. I årenes løp foregikk det atskillig blanding av de tre folkeslagene.
I 1950 (de siste sikre oppgavene om de språklige forholdene i Finnmark er fra folketellingen dette året) brukte 7300 personer i Finnmark samisk i dagligtalen, ca. 1400 finsk. Rundt 3/4 av den samisktalende befolkningen bodde i det samiske «kjerneområdet», de nåværende kommunene Karasjok, Kautokeino, Tana og Nesseby.
Dagens befolkning i Finnmark bor særlig i kyststrøkene. Dette har i vesentlig grad sammenheng med fylkets avhengighet av fiskeriene som livsgrunnlag. I innlandet gir også administrasjonssentrene Karasjok og Kautokeino sammen med områder i Deatnu-Tana kommune og Pasvikdalen bidrag til folketallet. Knappheten på gode havner og motoriseringen av fiskeflåten førte tidlig til konsentrasjon av bosetningen i større fiskevær. Derfor har Finnmark, til tross for et lite folketall, i mer enn de siste hundre år hatt en relativ stor andel av befolkningen i tettsteder; i 2004 var andelen 73 %, som er noe lavere enn i landet som helhet (78 %). Ved gjenreisingen etter den annen verdenskrig var det på tale å påskynde prosessen med å samle bosetningen i større fiskevær med gode havner. Det var til og med på tale å gjenoppbygge Vardø på fastlandet. Likevel ble de aller fleste fiskeværene gjenreist der de tidligere hadde ligget. Enkelte få unntak finnes, f.eks. ble fiskeværene Finnkongkeila på Nordkinnhalvøya og Makkaur på Várnjárga/Varangerhalvøya ikke gjenreist. For øvrig finnes eksempler på tidligere tettsteder som er avfolket etter siste krig uavhengig av offentlige vedtak (Hamningberg på Várnjárga/Varangerhalvøya). Karakteristisk for bosetningsutviklingen i Finnmark er også fraflyttingen av tallrike små fiskevær og gårdsbruk på kysten.
Befolkningsutviklingen i Finnmark har siden siste krig vist store forskjeller over tid og dertil store regionale forskjeller. Folketallet i fylket som helhet viste økning frem til midt i 1970-årene til tross for at det hele tiden hadde netto utflytting. Dette skyldtes en fruktbarhet betydelig over landsgjennomsnittet og dermed en stor naturlig tilvekst. Fra 1970-årene har fødselstallet vist en synkende tendens, og dette har gitt fylket en redusert naturlig tilvekst. Sammen med periodevise vansker i det lokale næringslivet, som har gitt økt netto utflytting, har dette ført til synkende befolkningsvekst og fra omkring 1980 til en nedgang i folketallet. Således lå folketallet i 2004 på 73 210 mot 79 413 i 1975 da det lå på sitt høyeste. I 1990-årene var folketallet stabilt, men viste igjen nedgang etter årtusenskiftet. Innvandring gav igjen økning i folketallet fra 2008 til 73 787 i 2011.
Frem til 1960 økte folkemengden i alle hovedområdene i Finnmark. Dette var en naturlig følge av gjenreisningen og de høye fødselstallene i denne perioden. I 1960-årene fikk imidlertid Vest-Finnmarks kystområder nedgang i folketallet, til å begynne med nokså beskjedent, men etter hvert ble den større. I perioden 1971–2004 som helhet gikk folkemengden her tilbake med 25 %, hele 38 % i kommunene utenom Hammerfest (etter dagens kommunegrenser). Dette innebærer en dramatisk befolkningsreduksjon i denne perioden i mange lokalsamfunn i kystområdet. Fra 1970-årene fulgte kyststrøkene i Øst-Finnmark etter med tilbakegang i folkemengden. Tilbakegangen her var 1971–2004 på 19 %, 33 % utenom fylkesadministrasjonssenteret Vadsø. I 1980-årene fikk også Øst-Finnmarks indre strøk befolkningsreduksjon. Denne var på rundt 9 % i perioden 1971–2004 under ett, og har bl.a. sammenheng med gruvedriften i Sør-Varanger. Det er bare indre strøk av Vest-Finnmark som i hele etterkrigstiden har hatt vekst i folketallet. Særlig har det vært stor vekst i Alta, men det har også vært en nesten kontinuerlig befolkningsvekst i kommunene på Finnmarksvidda (Karasjok, Kautokeino og Porsanger). Alta hadde i perioden 1951–2004 som helhet en vekst i folketallet på rundt 8500, noe som utgjør hele 97 % av fylkets samlede vekst i denne perioden.
Utflyttingen fra Finnmark har medført store problemer, både for fylket og lokalsamfunnene. Utflytterne er gjerne unge mennesker under utdanning eller som nettopp har avsluttet denne. Dette har skapt mangel på arbeidskraft i nøkkelstillinger og stor gjennomtrekk av personell og er søkt avhjulpet ved en rekke særtiltak. Disse har i noen grad hatt positiv virkning og avspeiles bl.a. i stabiliseringen i fylkets folketall i 1990-årene. Bak den skiftende befolkningsutviklingen ligger utviklingen i fylkets basisnæringer, fiske og bergverk. Likeledes er det grunn til å anta at også klima og de generelle levekårene har hatt betydning for befolkningsutviklingen i fylket. På grunnlag av vedtaket om Hammerfest som base for leteaktiviteten i Barentshavet er det en viss mulighet for å bremse den negative befolkningsutviklingen.