Folketallet ble i 2006 beregnet til 37,4 mill., og årlig befolkningstilvekst til 2,3 % (1994–2004). Fødselsraten er synkende, med 37,7 ‰ i 2005 mot 42 ‰ i 1995 og 50 ‰ i perioden 1985–90. Dødsraten ble i 2005 beregnet til 16 ‰. Forventet levealder er ifølge Verdens helseorganisasjon 49 år for kvinner og 47 år for menn (2005): levealderen er synkende; en viktig årsak til dette er utbredelsen av hiv/aids. Anslagsvis 1,4. mill. mennesker lever i 2005 med viruset.
På fastlandet (dvs. Tanganyika) består befolkningen for det meste av bantufolk (mer enn 100 forskjellige folkegrupper), men ingen av gruppene er store nok til å dominere. Blant de større gruppene er sukuma, nyamwezi, makonde, chagga, hima, ira, hehe, gogo, ha og nyakusa. Ca. 1 % er indere og arabere, de fleste av disse bor på øyene Zanzibar og Pemba. Tanzania har ved flere anledninger mottatt mange hundre tusen flyktninger fra nabostatene Rwanda og Burundi.
Tanzania er et av Afrikas minst urbaniserte land; 31 % av landets innbyggere bodde 2001 i byer; bybefolkningen er økende. Urbaniseringsgraden er høyere på Zanzibar enn på fastlandet. Bosetningen styres i stor grad av jordsmonn, klimaforhold og forekomsten av tsetse-fluen. Befolkningstettheten er høyest rundt de store sjøene, i høylandet og andre vannrike områder som kystområdene ved Indiske hav og på øyene Pemba og Zanzibar. Største by er Dar es Salaam med 2,3 mill. innb (2003). Hovedstaden Dodoma hadde ca. 150 000 innb. samme år.