Tính đến năm 2008, Phnom Penh có dân số 2.009.264 người, với tổng mật độ dân số là 5,358 người / km2 (13,877 / sq mi) trong khu vực nội ô 678,46 km vuông (262 dặm vuông). Tốc độ tăng dân số của thành phố là 3,92%. Khu vực nội ô đã tăng gấp bốn lần kể từ năm 1979, và khu vực đô thị sẽ tiếp tục mở rộng để hỗ trợ dân số và nền kinh tế ngày càng tăng của thành phố. Dân số của Phnom Penh dự kiến ​​sẽ tăng lên 3 triệu vào cuối năm 2016.

Phnom Penh là nơi sinh sống chủ yếu của người Campuchia (hoặc người Khmer) - chiếm 90% dân số của thành phố. Có rất nhiều nhóm thiểu số người Hoa, Việt, và các nhóm dân tộc thiểu số khác là người Thái Lan, Budong, người M'Nông, Kuy, Chong, và người Chăm. Tôn giáo nhà nước là Phật giáo Thượng tọa bộ. Hơn 90% người dân ở Phnom Penh là Phật tử. Người Chăm đã sùng bái đạo Hồi trong hàng trăm năm. Từ năm 1993, cũng đã có sự gia tăng trong việc sùng bái Kitô giáo mặc dù thực tế đã bị xóa sổ sau năm 1975 khi Khmer Đỏ tiếp quản. Ngôn ngữ chính thức là tiếng Khmer, nhưng tiếng Anh và tiếng Pháp được sử dụng rộng rãi trong thành phố.

Số lượng cư dân khu ổ chuột vào cuối năm 2012 là 105.771 người, so với 85.807 vào đầu năm 2012.