Theo kết quả điều tra thời điểm 31/12/2012, dân số toàn huyện Yên Định là 160.530 nghìn người (mật độ dân số 798 người/km2) trong đó nữ chiếm 51,08 %, nam chiếm 48,92%. Đại đa số là dân tộc Kinh, có các tôn giáo: Lương giáo và Công giáo, dân tộc Mường có 1350 người.
Dân cư phân bố khá đều trên toàn huyện; dọc theo bờ sông Mã, sông Cầu Chày và dọc các trục giao thông chính. Dân cư ở nông thôn chiếm 90,96%, dân đô thị chiếm 9,04%, có kinh nghiệm trong sản xuất nông nghiệp nhất là thâm canh cây lúa, năng động phát triển các ngành nghề mới.