Odhady celkové populace tučňáka císařského se široce pohybují. V 80. a počátkem 90. let se odhady populace pohybovaly v rozmezí asi 400 000 až 500 000 hnízdících párů. Nedávno výzkumníci navrhli vyšší odhad populace, který se pohybuje od asi 600 000 do 800 000 hnízdících párů, což se rovná přibližně 1,2 milionu až 1,6 milionu jednotlivých tučňáků císařských.
Je důležité poznamenat, že tyto odhady populace jsou založeny na vědeckých průzkumech, modelování a analýze satelitních snímků, ale získání přesných čísel pro tyto vzdálené antarktické populace je stále obtížné. Rozmístění kolonií tučňáků císařských a jejich vzorce rozmnožování, které se často vyskytují na mořském ledu, činí komplexní sčítání náročným.