Ved folketællingen i 1787 var der 90.032 indbyggere i den nuværende Københavns Kommune. I 1850 var tallet steget til 129.695. Indtil midten af 1800-tallet var Københavns vækst begrænset af voldanlæg og det omkringliggende demarkationsterræn, der lagde begrænsninger på byggeriet. Kommunen havde derfor vækst under landsgennemsnittet, selv om den var hjemsted for centraladministration, handelshuse, militæranlæg mv. Den høje befolkningstæthed inde i fæstningsbyen gav anledning til epidemier som koleraepidemien i 1853, der kostede op mod 5.000 indbyggere livet. Den høje dødelighed blev dog i perioden opvejet af tilvandring. Kommunens betydning ses af, at den i 1787 havde 52 % af landets samlede bybefolkning, og i 1850 udgjorde det 44 %.
1901‑02 blev kommunens areal udvidet med en række omkringliggende sognekommuner, og kommunen rummede i 1901 40 % af landets bybefolkning.
Fra ca. 1860 skete en markant befolkningsvækst, der toppede i 1950 med 768.105 indbyggere. Kommunen husede en betydelig andel af landets industriarbejdere, og det kunne mærkes, da en ny type industrialisering fra 1950’erne begyndte at stille krav til plads og transportmuligheder, som kunne opfyldes af de omkringliggende kommuner. Samtidig begyndte udflytningen fra de små og dårlige boliger i kommunens centrale dele til omegnskommunerne, der kunne tilbyde boligområder med lys, frisk luft og arbejdspladser. Dette medførte faldende befolkningstal i kommunen i de følgende årtier, og i 1990 var det på 466.723. Herefter begyndte det at stige igen, bl.a. på grund af de mere attraktive boligforhold, som de foregående årtiers renovering og sanering af den gamle boligmasse havde sikret. Samtidig gav de nedlagte industri- og havnearealer mulighed for et omfattende nybyggeri. I 2020 havde kommunen 632.340 indbyggere.
