Uma estimativa divulgada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), em relação ao número de habitantes dos 5.564 municípios brasileiros, coloca Sinop como o quarto município mais populosos do Estado de Mato Grosso. Os números oficiais do censo do IBGE apontam Sinop (oficialmente) com 99.490 mil habitantes. Extra-oficialmente, as projecões apontam que Sinop teria uma população superior a 110 mil habitantes. De acordo com o IBGE, Cuiabá tem o maior número de habitantes no Estado 533.800 mil. Em segundo Várzea Grande com 248.728 mil e Rondonópolis com 166.830 mil habitantes.
Sinop é a maior cidade do Nortão. Em segundo vem Sorriso com 48.326 mil habitantes. Alta Floresta vem em terceiro com 47.236 mil. Lucas do Rio Verde aparece com 27.224 mil habitantes, Nova Mutum com 18.329, Claudia com 11.280, Feliz Natal 9.132, Vera 11.126 e Santa Carmem com 4.290.
Se comparado com a última estimativa feita em julho de 2004, Lucas do Rio Verde teve maior crescimento 5,26% em sua população. Sorriso vem em segundo com 4,76% e Sinop com 4,54%.
Para fazer a estimativa o instituto utiliza dados dos últimos censos, como taxas de fecundidade, mortalidade e migração. Outro dado importante para este crescimento, é revelado no último censo, em que a taxa de pessoas que nascem e residem no município na região Centro-oeste, é a menor em todo o páis, sendo 48,3% da população. Dados como este resultam em uma maior imigração de pessoas, a procura de melhores condições de vida no município.
Os números da estimativa também são utilizados pelo Tribunal de Contas da União, para fazer o repasse de quotas do Fundo de Participação do Município durante o ano.