科左后旗地，唐代为契丹人住地，宋代属女真人活动地，人口均无确属。16世纪中叶，科尔沁部台吉明安及其属民在今旗境一带游牧，初步形成聚落。1632年，有47个聚落，3千多户，约2万人口。此后，清康熙年间，受清廷遗散的察哈尔人迁入海斯改、阿古拉、边布拉等中西部地区；雍正年间，随和硕端柔公主陪驾的“八姓”(又称八户)汉族来旗定居，嘉庆、道光年间“三展荒边”，民人流入旗南部地区。清朝末期封禁松弛，蒙古贞、土默特、喀喇沁、苏鲁克等旗人大量迁入，使科左后旗人口有较快的增长。
宣统二年(1910年)《调查科尔沁左翼后鞧报告书》户口条载：“该旗王族亲丁20口，台吉5087口，披甲2860口，壮丁8785口(含台吉5087口),台壮幼丁8100口，台壮妇女16177口。全旗35950口”。
自清朝至民国初年，科左后旗人口发展速度缓慢。民国3—19年(1914-1930年)的17年间，全旗人口年平均增长不到400人。1933—1941年期间，年平均增长率达到81‰。1931年“九•一八”事变后，科左后旗变为沦陷区。日本侵略者为掠夺财富与资源，广招外地人到科左后旗充差就业，允许外地人自由迁入。同时把外县部分土地划归科左后旗。因此这一时期人口的机械增长成为人口发展的重要因素。但是由于日本侵略者变本加厉搜刮本地的生产、生活资料，搞“出荷粮”、“出荷牛”，实行生活必需品的“配给制”，人民生活陷入极度困苦的境地。因此人口增长速度缓慢。
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到了1947年，全旗有19738户、117338人。其阶级构成为：贫雇农12039户，占总户数的61%;中农4114户，占总户数的20.8%;富农1545户，占总户数的7.8%;地主1201户，占总户数的6.8%。
到了1949年全旗人口为124835人。1955年和1956年调整行政区划，划入2个努图克、2个嘎查共计2.1万人口。到1959年，全旗人口增加到**189149**人。
科尔沁左翼后旗的人口普查数据显示，截至2020年11月1日零时，科尔沁左翼后旗常住人口为321438人。其中，汉族人口为84190人，占26.19%;蒙古族人口为231349人，占71.97%;其他少数民族人口为5899人，占1.84%。与2010年第六次全国人口普查相比，汉族人口减少13470人，减少13.79%;蒙古族人口减少44195人，减少16.04%;其他少数民族人口减少134人，减少2.22%。
此外，科尔沁左翼后旗的自然增长率为-1.64%。全旗常住人口中，男性人口为163374人，占50.83%;女性人口为158064人，占49.17%。常住人口性别比(以女性为100,男性对女性的比例)为103.36。
