อัสตานามีความหนาแน่นประชากร 958 คน/ตารางกิโลเมตร มีประชากรประมาณ 705,897 คน[6][7] มีชาวคาซัค รัสเซีย ยูเครน ตาตาร์ และเยอรมัน 65.2%, 23.8%, 2.9%, 1.7%, 1.5% ตามลำดับ มีชนกลุ่มน้อยประมาณ 4.9% (ข้อมูล ค.ศ. 2010)

ค.ศ. 1999 อัสตานามีประชากร 281,000 คน เป็นชาวคาซัค 30% ชนชาติอื่น 70%[8]

ค.ศ. 2007 อัสตานามีประชากรเพิ่มขึ้นเกินมากกว่า 600,000 คน และในอนาคต จะมีประชากรครบ 1 ล้านคนใน ค.ศ. 2030