Inceputurile popularii acestei asezari se pierde in negura timpurilor, cu foarte mult timp inaintea descalecatului Moldovei (1359) si a primei atestari documentare (1389-1392). Vestigiile arheologice descoperite fac dovada locuirii teritoriului orasului si a imprejurilmilor sale inca din perioada comunei primitive. Cele mai vechi marturii dateaza din neolitic si epoca bronzului, urmate de elemente ale civilizatiei geto-dacice (c. Buzdugan, 1981), atestate de cele 19 obiective arheologice semnalate sau cercetate pe raza orasului si de cele 170 puncte arheologice din imprejurimi (Gh. Dumitroaia, 1992).

In feudalismul timpuriu (secolele XIII-XIV), populatia orasului era numeroasa, determinand mentionarea sa in lista rusa de orase din Moldova (1387-1392) pe locul III, dupa targul Iesilor, pe Prut, si targul Roman, pe Moldova (C.C. Giurescu, 1967). Pe masura ce relatiile de productie feudale s-au cristalizat si la asapostul Cetatii Neamt s-au dezvoltat comertul si mestesugurile, a crescut populatia orasului, fapt semnalat de calatorii straini care au trecut pe aici. Au existatsi perioade de regres, datorita deselor invazii si distrugeri, care au afectat toata tara.

Prima inregistrare oficiala a populatiei orasului se face in anul 1772, reluata in 1774, de catre administratia militara rusa, din necesitati de intretinere a armatei in razboiul ruso-turc (1769-1774). Conform acestei statistici, Targu Neamt avea 145 de case, din care 6 pustii si 128 birnici, la care se adaugau 11 slujitori ai bisericilor, scutiti de biruri. In recensamant, unele familii sunt numite dupa locul de provenienta: ungurean (5), muntean (15), brailean (4), rus (4). Se fac cunoscute si ocupatiile locuitorilor: ciubotar (3), curelar (1), cojocar (2), pescar (2), solonar (2), blanar (1), olar (1), carciumar (5), barbier (1), soponar (1), potcovar (1), salahor (1), morar (2), porcar (1), berbecar (1), soltuz (1).

Cu tot declinul vadit, pana la sfarsitul secolului al XVIII-lea, Targu Neamt avea o populatie mai mare decat Piatra Neamt. Abia in primele decenii ale secolului al XIX-lea acesta il intrece, in anul 1835 Targu Neamt avand 519 familii, iar Piatra Neamt 601 familii (V. Tufescu, 1970). In acest secol, viata economica si social-politica reinvie in tara, atragand dupa sine si cresterea numerica a populatiei.

In Targu Neamt se stabilesc multi romani transilvaneni care si-au parasit locurile natale datorita opresiunilor economice, persecutiilor religioase si limitarii drepturilor politice de catre institutiile administrative ale regalitatii ungare. Populatia orasaneasca era grupata pe bresle. Asociatiile de negustori se formasera dupa criteriul limbii sau asocierii (greci, romani, armeni, evrei), iar meseriasii - dupa specificul muncii lor (olari, croitori, cojocari, talpanari, blanari etc.).

In a doua jumatate a secolului al XIX-lea, au migrat spre oras multi mesteri tamplari, tabacari, cojocari, dulgheri, fierari, caretasi si alte categorii, din localitatile invecinate sau chiar din zone mai indepartate, deoarece meseriile erau din ce in ce mai bine platite. In 1890, populatia orasului era de 6.690 suflete, din care 3.074 erau barbati, iar 3.616 femei (C.D. Gheorghiu, 1895).

La inceputul secolului XX, in anul 1915 populatia orasului era de 9.115 locuitori, dar in Primul Razboi Mondial scade datorita mortalitatii ridicate. Dupa razboi, in 1921, populatia orasului era 8.693 locuitori si in anii urmatori cresterea a fost lenta, in 1941 inregistrand 10.209 persoane. Al Doilea Razboi Mondial a determinat pierderi de vieti omenesti si evacuarea locuitorilor la apropierea liniei frontului. In toamna anului 1944, o parte din cei refugiati nu s-au mai intors. De aceea la recensamantul populatiei din 1948, Targu Neamt avea 8.948 locuitori.

In a doua jumatate a secolului XX, orasul s-a dezvoltat economic, edilitar si social, in anul 1950 devenind centru administrativ al raionului. Numarul locuitorilor a crescut la 10.373 in 1956. Multi locuitori isi schimbau locul de munca din domeniul agricol in cel industrial sau comercial.

La recensamantul din 1977, s-au inregistrat 15.953 locuitori, iar la cel din 1984, numarul locuitorilor a crescut la 18.080.La 1 ianuarie 1993, in orasul Targu Neamt locuiau 22.396 persoane, dintre care 11.505 de sex femeiesc si 10.891 de sex barbatesc. Ca structura etnica, 22.102 sunt romani, alaturi de care locuiau 112 romi, 34 evrei, 19 maghiari, 12 germani si 119 alte nationalitati. Dupa religie, 21.811 (97,4%) sunt ortodocsi, 166 sunt ortodocsi de stil vechi, 66 adepti ai religiei crestine dupa evanghelie, 26 adventisti, 82 romano-catolici, 9 greco-catolici, 40 adepti ai cultului mozaic, 9 penticostali, 187 alte religii.

Dupa 1993, populatia orasului are un ritm de crestere lent, ajungand la sfarsitul anului 1997 la o populatie totala de 22.700 locuitori.