Về mặt lịch sử, từ thời Tiền Tây Ban Nha, thung lũng Anáhuac đã là một trong những khu vực có mật độ dân số cao nhất tại México. Khi Quận Liên bang được thành lập vào năm 1824, khu vực đô thị của thành phố México được mở rộng xấp xỉ diện tích của khu Cuauhtémoc ngày nay. Bắt đầu thế kỷ 20, quá trình đô thị hóa phát triển và những người di cư đổ về khu vực phía tây và nam của thành phố và chẳng bao lâu các đô thị nhỏ Micoac và San Ángel được sáp nhập vào thành phố. Theo thống kê năm 1921, dân số thành phố México có dưới một triệu người và trong đó 54,78% dân số thành phố tự nhận mình là người Mestizo (lai giữa người da đỏ và người Âu), 22,79% tự nhận là người Âu và 18,74% tự nhận là người da đỏ[35].

Đến thập niên 1980, Quận Liên bang đã trở thành thực thể liên bang đông dân nhất México, nhưng từ sau đó dân cư thành phố đã ổn định ở mức khoảng 8,7 triệu người. Sự phát triển của thành phố đã vươn ra xa giới hạn của Quận Liên bang đến 59 đô thị tự trị của Bang México và 1 đô thị tự trị của Bang Hidalgo[36]. Vùng đô thị México có xấp xỉ 19,8 triệu người (năm 2008)[37], và đây là một trong những siêu đô thị đông dân nhất trên thế giới. Tuy nhiên, tốc độ tăng dân số hàng năm của Vùng đô thị Thành phố México thấp hơn nhiều sao với các khu vực đô thị lớn khác tại México[38], một hiện tượng được cho là bởi chính sách phi tập trung hóa. Tỷ lệ di cư thực của Quận Liên bang từ 1995 đến 2000 là gần như tương đương[39].

Trong khi chiếm 18,74% dân số thành phố, những người da đỏ từ những vùng khác của đất nước México đã nhập cư đến thủ đô để tìm kiếm cơ hội tốt hơn. Các dân tộc da đỏ Náhuatl, Otomí, Mixteco, Zapoteco, và Mazahua là những ngôn ngữ bản xứ có số lượng người sử dụng lớn nhất tại Thành phố Mexico[40]

Trên một phương diện khác, Thành phố México là nơi sinh sống của nhiều cộng đồng ngoại kiều và những người nhập cư, đáng kể nhất là từ Nam Mỹ (chủ yếu từ Argentina), và Châu Âu (chủ yếu là Tây Ban Nha và Đức) [41][42], Trung Đông (chủ yếu từ Liban và Syria[43]. và gần đây là từ Châu Á (chủ yếu đến từ Trung Quốc và Hàn Quốc)[44]. Mặc dù không số liệu chính thức, dân số của những cộng đồng này khá đáng kể. Thành phố Mexco là thành phố có nhiều công dân Hoa Kỳ sinh sống nhất bên ngoài nước này. Một số ước tính lên tới 600.000 người, trong khi Cục thống kê Hoa Kỳ ước tính năm 1999 có trên 440.000 người Mỹ sống ở Vùng đô thị Thành phố México[45][46]

Tôn giáo

Đại đa số (90,5%) cư dân của Thành phố México là tín đồ Công giáo La Mã, cao hơn bình quân cả nước cho dù đã có sự suy giảm so với những thập kỷ trước[47]. Tuy nhiên, nhiều tôn giáo cũng như triết lý sống khác cũng tồn tại trong thành phố như các nhóm giáo phái Tin Lành hay các nhóm Do Thái giáo, Phật giáo, Hồi giáo cũng như thuyết vô thần