据2000年全国第五次人口普查资料显示，全县共有藏、土、回、蒙古、维吾尔、苗、彝、侗、土家、壮、布依、朝鲜、满、拉祜、东乡、傈僳、达斡尔、撒拉、毛南、阿昌、裕固等21个少数民族，82157人；至2005年底，有82702人，占全县人口总数的38.84%。
全县21个少数民族中，藏族人口分布较广 ，主要集中在县城华藏寺、哈溪和松山、抓喜秀龙、柏林、毛藏、赛拉隆等以牧为主的地区。解放初有14012人；1956年有24394人；至1964年全国第二次人口普查时为27548人；1982年全国第三次人口普查时有44602人；到1990年全国第四次人口普查时有52771人；至2000年，全国第五次人口普查资料显示，全县有藏族66125人，占各少数民族人口数的80.4%。至2005年底，有67370人，占各少数民族人口数的81.46%。
土族人口分布比较广泛，主要分布在朱岔、天堂、炭山岭、赛什斯、东坪和石门等乡镇。解放初有3005人；1956年有4189人；至1964年第二次人口普查时已达6138人；1982年全国第三次人口普查时，已发展到10056人；到1990年第四次人口普查时，已达到12147人。至2000年底，全国第五次人口普查时，全县已有土族人口12633人；至2005年底，全县土族人口有12506人，占少数民族人口的15.12%。
解放初，天祝有回族235人；1956年有715人；1964年，第二次人口普查时有988人；1982年，全国第三次人口普查统计，全县有回族1462人；1990年全国第四次人口普查统计，全县回族有1457人；2000年，全国第五次人口普查统计资料显示，全县有回族1986人；至2005年底，全县有回族1601人，占少数民族人口的1.93%。
蒙古族在天祝人数不多。解放初为75人；1956年为161人；至1964年全国第二次人口普查时，已发展至364人；1982年全国第三次人口普查时，已达597人；1990年全国第四次人口普查时有818人；全国第五次人口普查统计时，有蒙古族961人；至2005年底，全县有蒙古族892人，占少数民族人口的1%。蒙古族在全县多数乡镇均有分布，居住人数较多的有华藏寺、松山、石门等镇。
其他各少数民族人口总计有333人，占全县总人口的0.16%，占少数民族人口的0.4%。
