No último Censo do IBGE, realizado em 2010, os dados mostraram uma população de pouco mais de 38 mil habitantes.
No entanto, nas projeções do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, a população de Sena Madureira atualmente é de 40.311 habitantes e uma densidade demográfica de 1,6 hab/km².
Sena Madureira, que já foi o segundo maior município do Brasil (o primeiro continua sendo Altamira, no Pará) perdeu parte de sua área com as criações dos municípios de Manoel Urbano, Santa Rosa e Bujari.
Sua área atual é de 23.751,474 (km²)