天长明代以前全县人口数无载。现见最早的人口记载是明洪武二十四年(1391)，为1918户，6216人。
明代天长属凤阳府，凤阳府是明太祖朱元璋的家乡，朱元璋从江浙等地移来大量富室巨贾，又把死罪以下的人都送到这里屯垦，施以种种惠政，如蠲免赋役、赈救灾荒等，以致人口突增。到嘉靖二十一年(1542)，天长人口发展到18327人，与洪武二十四年相比，增长近2倍。此后，一度呈下降趋势，到隆庆五年(1571)仅为7886人。此后又有上升，崇祯六年(1633)为19408人。
清初顺治五年(1648)全县人口为10141丁(指成年男子，全县总人口数应为此数字的3～5倍，下同。)，康熙六年(1667)为11854丁。此后，天长人口增长不快，同治四年(1865)为10116丁，二百年间人口不仅没有增长，反而略有减少。但到同治五年人口为20194丁，增长1倍以上。
清末至民国初年，天长人口增长很快。民国17年(1928)为36009户，216323人，此后20年间长期稳定在20万人左右。
民国29年天长县抗日民主政府建立以后，天长的大部分区域在抗日民主政权控制之下，民国31年县抗日民主政府统计的人口数字为115470人，同年伪天长县警察局统计的人数为76976人。民国33年天高县时期，人口约为30万人。民国36年天长县为50155户，258154人。
1949年本县总户数为68500户，总人口为264500人。此后，本县人口变动增长情况，可分为4个阶段：
1949年至1959年，随着国民经济的恢复和发展，人口持续增长，自然增长率最高的年份是1954年，为41.8‰。1959年总户数为84997户，总人口为370385人，10年间共增长人口105885人。这是建国后人口增长的第一个高峰。
1960年至1961年，国民经济发生严重困难，人口锐减。1960年总人口比1959年减少66155人，1961年总人口为307054人。
1962年至1972年，1962年人口出现补偿性增长，当年总人口比上年增加19336人。国民经济的调整使生产水平提高，人民生活得到改善，加之医疗卫生事业的迅速发展，使人口增长速度加快，1965年人口出生率达51.8‰。1966年“文化大革命”开始以后，人口生产更处于无政府状态，1968年人口出生率为49.0‰，自然增长率为43.7‰。这一阶段是建国后人口增长的第二个高峰，10年间共增加126912人。


1949—1985年人口情况
1973年至1985年，人口增长得到有效控制。1973年开始宣传推行计划生育，出生率和自然增长率有所下降，特别是1979年以后，计划生育逐渐成为家喻户晓的政策，1980年的出生率由上年的17.7‰下降为10.2‰，自然增长率由上年的12.5‰下降为5.2‰。1983年人口出生率为8.96‰，自然增长率为3.79‰。1985年全县总人口518481人。这一阶段是建国后人口有计划地增长时期。