De acuerdo con los resultados del Conteo de Población y Vivienda de 2005 realizado por el Instituto Nacional de Estadística y Geografía  la población total de Coeneo era de 19 478 habitantes, de los cuales 8498 eran hombres y 10 980 eran mujeres;​ por lo que el porcentaje de población masculina era del 43.6%, —el segundo más bajo de Michoacán (solo superado por el municipio de Huaniqueo) y debido principalmente a la migración de los hombres hacia Estados Unidos —, la tasa de variación poblacional anual en el periodo de 2000-2005 fue de -3.0%.​

En 2020 la población total del municipio de Coeneo es de 20 965 habitantes, lo que representa un crecimiento promedio de 0.23% anual en el período 2010-2020 sobre la base de los 20 492 habitantes registrados en el censo anterior. Al año 2020 la densidad del municipio era de 53,25 hab/km