Theo điều tra dân số năm 2018 thì dân số toàn thành phố có 535.000 người[7], trong đó dân số thành thị chiếm 74,6%, dân số nông thôn chiếm 25,4%. Về tỉ lệ giới tính, nam chiếm 48,5% và nữ chiếm 51,5%. Tuy nhiên theo cách tính quy mô dân số trong phân loại đô thị (bao gồm cả dân số thường trú và dân số tạm trú quy đổi) thì quy mô dân số Nha Trang hiện nay khoảng 500,000-535.000 người (bao gồm cả học sinh, sinh viên các trường đại học, cao đẳng, trung học chuyên nghiệp, lao động tạm trú thường xuyên, tạm trú vãng lai...nhưng không tính khách du lịch).[5]

Mật độ dân số trung bình toàn thành phố là 1.562 người/km². Dân cư phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở các phường nội thành. Khu vực trung tâm thành phố thuộc các phường Vạn Thắng, Vạn Thạnh, Phương Sài, Phước Tân, Phước Tiến, Tân Lập có mật độ dân cư rất cao với gần 30000 người/km².Tuy nhiên một số xã như Vĩnh Lương, Phước Đồng với địa hình chủ yếu là núi cao có mật độ dân số thấp, chỉ vào khoảng 320-370 người/km².[8]

Hiện nay trên địa bàn thành phố Nha Trang đã và đang hình thành một số khu đô thị mới như khu đô thị ven sông Tắc, khu đô thị Mipeco Nha Trang, khu đô thị VCN Phước Long, khu đô thị Nha Trang Green Hill Villa, khu đô thị Nam Vĩnh Hải, khu đô thị Hoàng Long, khu đô thị VCN Phước Hải, khu đô thị An Bình Tân, khu đô thị Lê Hồng Phong II, khu đô thị Vĩnh Hòa, khu đô thị Cồn Tân Lập, khu đô thị Hòn Rớ 1, khu đô thị Royal Garden, khu đô thị Garden Bay, khu đô thị biển An Viên, khu đô thị Vĩnh Điềm Trung, khu đô thị Mỹ Gia, khu đô thị Bắc Vĩnh Hải, khu đô thị Lê Hồng Phong I, khu đô thị Phước Long...