Krajské město Plzeň je čtvrtým největším městem podle počtu obyvatel v ČR, v porovnání s ostatními krajskými městy je pátým nejstarším městem. Podíl nejmladší populace (0–14 let) byl v porovnání s ostatními krajskými městy až dvanáctý. Na celkovém přírůstku obyvatel Plzně se podílí kladné migrační saldo. V roce 2020 dosáhla Plzeň druhé nejnižší úmrtnosti a třetí nejnižší porodnosti v rámci krajských měst.

Plzeň je podle počtu obyvatel čtvrtým největším městem ČR, k 31. 12. 2020 zde žilo 175 219 obyvatel. Patří k městům s mírně rostoucím počtem obyvatel, což je mimo jiné ovlivněno větší nabídkou pracovních míst zejména ve zpracovatelském průmyslu. V ČR patří Plzeň mezi čtyři krajská města, která dosáhla v roce 2020 kladného celkového přírůstku obyvatel. Na 1 000 obyvatel středního stavu připadl v Plzni celkový přírůstek 2,2 obyvatel a byl po hlavním městě Praze a Brně třetí nejvyšší. Na celkovém přírůstku obyvatel se podílelo kladné migrační saldo.
Nejvíce obyvatel žije v hlavním městě Praze. K 31. 12. 2020 bydlelo na území hlavního města 1 335 084 obyvatel. V porovnání s rokem 2016 vzrostl počet obyvatel o 4,3 %. Hlavní město Praha mělo k 31. 12. 2020 v porovnání s ostatními krajskými městy nejvyšší celkový přírůstek obyvatel. Na 1 000 obyvatel středního stavu zde připadlo 8,1 obyvatel. Třetí největší krajské město v ČR Ostrava s 284 982 obyvateli (k 31. 12. 2020) se stala krajským městem s největším celkovým úbytkem obyvatel, který činil 10,4 obyvatel na 1 000 obyvatel středního stavu.
Z hlediska genderové politiky je nejvíce vyrovnaným městem krajské město Pardubice, na jehož území žije jen o 2,5 % více žen než mužů. Nevyšší rozdíly mezi pohlavími jsou v Olomouci, ve které žije o 10,8 % více žen než mužů.