Según los datos registrados en el censo de 2020, la población de San Martín Chalchicuautla es de 2672 habitantes, lo que representa un decrecimiento promedio de -0.91% anual en el período 2010-2020 sobre la base de los 2922 habitantes registrados en el censo anterior. Al año 2020 la densidad poblacional era de 2022 hab/km².[6]
La población de San Martín Chalchicuautla está mayoritariamente alfabetizada, (8.94% de personas mayores de 15 años analfabetas, según relevamiento del año 2020), con un grado de escolaridad algo inferior a los 9 años. El 22.19% de la población se reconoce como indígena.[7]
El 93.5% de los habitantes de San Martín Chalchicuautla profesa la religión católica.[6]
En el año 2010 estaba clasificada como una localidad de grado alto de vulnerabilidad social.[8] Según el relevamiento realizado, 1038 personas de 15 años o más no habían completado la educación básica, —carencia conocida como rezago educativo—, y 470 personas no disponían de acceso a la salud.[9]
