Trong phần lớn chiều dài lịch sử của mình, Istanbul luôn xếp trong nhóm các thành phố lớn nhất trên thế giới. Đến năm 500, Constantinopolis có khoảng 400.000 đến 500.000 dân, nhích lên vượt qua Roma để trở thành thành phố lớn nhất thế giới[119]. Constantinopolis cùng các thành phố lịch sử lớn khác như Baghdad và Trường An thay nhau giành vị trí thành phố đông dân nhất thế giới cho đến thế kỷ XIII. Dù không bao giờ lấy lại vị trí số một thế giới nhưng Istanbul vẫn là thành phố lớn nhất châu Âu ít lâu sau sự sụp đổ của Constantinopolis cho đến đầu thế kỷ XIX khi thành phố bị Luân Đôn qua mặt[120]. Ngày nay thành phố này vẫn là một trong các vùng quần cư đô thị đông đúc nhất châu Âu cùng với Moskva[lower-alpha 4].

Viện Thống kê Thổ Nhĩ ước tính rằng đân số Istanbul là 13.483.052 người vào 31 tháng 12 năm 2011, khiến cho Istanbul là thành phố lớn nhất Thổ Nhĩ Kỳ, chiếm 18 phần trăm dân số quốc gia[2]. Istanbul nằm trong số năm thành phố đông dân nhất thế giới - tuy nhiên với tư cách một vùng đô thị thì Istanbul chỉ xếp thứ 18 thế giới[6][122]. Tốc độ gia tăng dân số hàng năm của thành phố là 3,45 phần trăm, cao nhất trong số các 78 đô thị lớn nhất trong khối OECD. Tỷ lệ tăng trưởng dân số cao phản ảnh xu hướng đô thị hóa trên toàn quốc gia, với hai đô thị xếp thứ hạng kế sau Istanbul là İzmir và Ankara đều thuộc Thổ nhĩ Kỳ[14].

Istanbul đã trải qua sự tăng trưởng đặc biệt nhanh chóng trong nửa sau thế kỷ XX, với dân số tăng gấp mười lần trong giai đoạn 1950-2000[10]. Sự gia tăng dân số này một phần đến từ sự mở rộng địa phận thành phố - đặc biệt giữa các năm 1980 và 1985, khi dân số Istanbul tăng gần gấp đôi[65]. Sự tăng trưởng đáng chú ý chủ yếu là do dân di cư từ miền châu Á của đất nước tới để tìm việc làm và cải thiện điều kiện sống. Số cư dân có nguồn gốc từ bảy tỉnh phía bắc và phía đông lớn hơn dân số hiện có của chính các tỉnh đó; đáng chú ý, Sivas và Kastamonu mỗi tỉnh là xuất xứ của hơn một nửa triệu dân của Istanbul[11]. So với đó số cư dân có nguồn gốc nước ngoài ở Istanbul khá ít, chỉ khoảng 42 228 người vào năm 2007[123]. Chỉ khoảng 28 phần trăm cư dân thành phố là người gốc Istanbul[124]. Mật độ dân số của thành phố là 2523 người/km2, vượt xa con số trung bình của Thổ Nhĩ Kỳ là 2523 người/km2[125]. Các khu vực đông đúc nhất có xu hướng nằm ở phía tây bắc, tây và tây nam của thành phố ở phía châu Âu; quận đông nhất ở bờ châu Á là Üsküdar[11].

Các nhóm tôn giáo và dân tộc

Trong hầu hết lịch sử của thành phố này và cả ngày nay, Istanbul là một thành phố thế giới, nhưng thành phố này đã trở nên đồng nhất hơn kể từ cuối thời Đế quốc Ottoman. Tuy nhiên, phần lớn các nhóm thiểu số tôn giáo và dân tộc của Thổ Nhĩ Kỳ vẫn tập trung ở Istanbul. Tuyệt đại đa số dân cư khắp Thổ Nhĩ Kỳ, và Istanbul nói riêng, tự xem mình là người Hồi giáo, cụ thể hơn là nhánh Hồi giáo Sunni. Hầu hết người Sunni tuân theo trường phái tư tưởng Hanafi, mặc dù khoảng 10% người Sunni theo trường phái Shafi'i. Giáo phái Hồi giáo lớn nhất ngoài Sunni ở Thổ Nhĩ Kỳ là Alevi, chiếm 4,5 triệu dân, một phần ba trong số đó sống ở Istanbul[124]. Các phong trào thần bí, như Sufi giáo, chính thức bị cấm sau khi nền Cộng hòa thành lập, nhưng vẫn thu hút một lượng lớn tín đồ[126].

Địa vị Thượng phụ Constantinopolis được chỉ định là Đại Thượng phụ giáo hội toàn thế giới từ thế kỷ VI, và cho tới nay vẫn được thừa nhận rộng rãi là lãnh tụ tinh thần của 300 triệu người Chính thống giáo Đông phương trên toàn thế giới[128]. Kể từ năm 1601, Tòa Thượng phụ đặt tại Nhà thờ St. George ở Istanbul[129]. Vào thế kỷ XIX, những người Cơ đốc giáo ở Istanbul hầu như hoặc thuộc Chính thống giáo Hy Lạp hoặc thuộc Giáo hội Tông truyền Armenia[130]. Do một số sự kiện trong thế kỷ XX - bao gồm cuộc hoán đổi dân cư giữa Hy Lạp năm 1923 theo thỏa thuận của hai chính phủ, một sắc thuế đánh vào người giàu năm 1942 và cuộc bạo loạn Istanbul năm 1955 - dân cư người Hy Lạp, vốn tập trung ở Fener và Samatya, đã giảm rõ rệt. Vào đầu thế kỷ XXI, số người Hy Lạp ở Istanbul chỉ khoảng 3 nghìn (giảm từ 130 nghìn năm 1923)[131][132]. Dân Armenia cũng chứng kiến một sự suy giảm, một phần do cuộc diệt chủng người Armenia trong Thế chiến I, nhưng đã dần dần phục hồi do sự di cư gần đây từ Armenia sang; ngày nay, có khoảng từ 5 tới 7 vạn người Armenia ở Istanbul, giảm từ 164 nghìn người năm 1913[133].

Nhóm dân tộc thiểu số lớn nhất ở Istanbul là cộng đồng người Kurd, có nguồn gốc từ miền đông và đông nam Thổ Nhĩ Kỳ. Mặc dù sự hiện diện của người Kurd ở thành phố có thể lần ngược về thời kỳ đầu của Đế quốc Ottoman[134], dòng người Kurd đổ vào thành phố tăng lên kể từ cuối những năm 1970, khi tranh chấp Thổ-Kurd bùng phát và Đảng Công nhân Kurdistan xuất hiện[135]. Istanbul là nơi cư trú của từ hai tới bốn triệu cư dân người Kurd, nhiều hơn bất kì thành phố nào trên thế giới[136][137]. Vùng lân cận khu phố Balat từng là nơi một cộng đồng người Do Thái Sephardi khá lớn, bắt đầu hình thành trong thời kì Tòa án dị giáo Tây Ban Nha (cuối thế kỷ XV tới đầu thế kỷ XIX)[138]. Người Do Thái các nhánh Romaniote và Ashkenazi cư ngụ ở Istanbul còn trước cả người Sephardi, nhưng tỉ lệ của họ đã suy giảm; ngày nay, chỉ một phần người Do Thái ở Istanbul thuộc dòng Ashkenazi[139][140]. Chủ yếu do việc di cư về Israel khi quốc gia này thành lập, số dân Do Thái trên toàn quốc giảm từ 100 nghìn năm 1950 xuống còn 18 nghìn năm 2005, đa số họ sống ở Istanbul và Izmir[141]. Người Levantines, tức những người Công giáo La Mã theo nghi thức Latinh sinh sống ở Galata trong thời đại Ottoman, đóng một vai trò độc đáo trong việc định hình văn hóa và kiến trúc Istanbul trong các thế kỷ XIX và XX; dân số của họ có suy giảm, nhưng vẫn còn một số ít ở thành phố[142].