В 2011 году численность населения города по оценке составляет 1 255 159 человек (5-е место в России), а с учётом посёлков и сельских поселений, подчиннёных его администрации, — 1 261 549 человек.
По предпоследней переписи населения 2002 года численность населения составляла 1311 тыс. человек.
Средний возраст — 39,9 года. 64 % жителей города — трудоспособного возраста, коэффициент демографической нагрузки составляет 0,57. По национальности 95 % населения города — русские.
По состоянию на 2009 год в городе проживало более около 358 000 пенсионеров и насчитывалось 30 долгожителей, возраст которых составлял 100 и более лет[29]. В городе проживало 2,7 тыс. многодетных семей, в которых воспитывается 8,6 тыс. детей. 12,6 тыс. одиноких матерей воспитывает 13,6 тыс. детей.
В 1811 году численность населения составляла 14,4 тыс. человек, к 1914 году число горожан увеличилось до 111,6 тысяч. В ходе советской индустриализации границы города расширились, поглотив города Сормово и Канавино, в связи с чем население города изменилось с 181,2 тыс. в 1926 году до 643,7 тыс. в 1939 году.
В 1989 году в городе проживало 1438 тыс. человек, по численности населения город занимал 3-е место в РСФСР. Тогда же наступил переломный момент, и прирост населения сменился на отрицательный. С 1990-х годов наблюдается снижение численности населения.
В 2009 году уровень рождаемости повысился, а смертности — снизился. Естественная убыль населения составила 5,0 промилле (в 2008 — 6,2[32], в 2005 — 8,7 промилле).
Обширная Нижегородская агломерация насчитывает 2020 тыс. чел. (5-е место в России), что составляет 60 % населения Нижегородской области.
Демографической особенностью Нижнего Новгорода является близость этого города-миллионера к Москве. В 1990—2000-е годы можно отметить трудовую миграцию населения в московскую агломерацию.
