V roce 1850 měla Paříž přibližně 600 000 obyvatel. Poté se rychle rozrůstala, protože průmyslová expanze přitahovala stálý proud lidí z provincií. V roce 1870 počet obyvatel překročil 1 000 000 a v roce 1931 aglomerace čítala přibližně 5 000 000 lidí, z nichž více než polovina žila ve městě Paříž, správním městě uvnitř starých bran. Po druhé světové válce tento růst pokračoval a na počátku 21. století měla Velká Paříž více než 10 000 000 obyvatel. Počet obyvatel města Paříže však neustále klesal, z maxima přibližně 2 900 000 v roce 1931 na zhruba 2 200 000 v roce 2012, takže přibližně čtyři z pěti Pařížanů byli obyvatelé předměstí. K tomuto posunu došlo zčásti proto, že masivní přestavba bytů snížila vysokou hustotu zalidnění města, i když zůstala vysoko nad severoevropským průměrem. Mnoho rodin se odstěhovalo do novějších a prostornějších domů v menších městech v okolí hlavního města, takže v Paříži zůstalo stárnoucí a podivně osamělé obyvatelstvo, v němž téměř polovinu domácností tvoří pouze jedna osoba. Přesto se v prvních letech 21. století počet obyvatel města začal pomalu zvyšovat. S rostoucí porodností a odchodem starších osob do důchodu mimo region hlavního města se také omladila pařížská populace.
Pařížané narození v Paříži jsou v převaze nad těmi, kteří se narodili mimo město a z nichž mnozí si zachovávají své provinční nebo mezinárodní vazby. Proto má mnoho obchodů, restaurací a čtvrtí francouzský regionální nebo mezinárodní nádech. Přestože většina Pařížanů, kteří nejsou rodilými Francouzi, je více než desetina obyvatel narozená v zahraničí. Přibližně třetina zahraničních obyvatel města pochází ze zemí Evropské unie, ale nejpočetnější skupinou přistěhovalců jsou národy afrického původu – zejména muslimští Arabové ze severoafrických zemí Alžírska, Maroka a Tuniska. Rodiny severoafrického původu se obecně soustřeďují v chudších severních čtvrtích nebo stále častěji v okrajových banlieues (předměstích) obklopujících hlavní město. Koncem 20. a počátkem 21. století vysoká nezaměstnanost a nízká sociální mobilita podporovaly v banlieues rasové a náboženské napětí.
Toto napětí vyvřelo v říjnu 2005, kdy byli dva teenageři nešťastnou náhodou zabiti elektrickým proudem, když se skrývali před policií v elektrické rozvodně v Clichy-sous-Bois, banlieue severovýchodně od Paříže. Následné nepokoje etnických menšin rozptýlily přesvědčení mnoha Francouzů, že jejich země je příkladem v integraci lidí různých náboženství a etnik. Během tří týdnů se nepokoje rozšířily ze satelitních městeček v okolí Paříže do většiny ostatních částí země. Diskriminace a nedostatek příležitostí na francouzských předměstích s vysokým podílem přistěhovalců podnítily protesty, které vyvrcholily v noci na 7. listopadu a zasáhly 274 obcí po celé zemi. Následující den vyhlásil prezident Jacques Chirac výjimečný stav. Teprve 17. listopadu, poté, co bylo zapáleno téměř 9 000 aut a zatčeno téměř 3 000 osob, francouzská policie prohlásila, že míra zapalování aut se vrátila do „normálu“. Výjimečný stav byl zrušen až v únoru 2006.
Ve městě žije početná černošská populace tvořená přistěhovalci z francouzských zámořských departementů Martinik a Guadeloupe a také ze zemí západní a střední Afriky, jako je Senegal, Mali a Demokratická republika Kongo. Mnoho z těchto přistěhovalců obývá severovýchodní části Paříže, stejně jako obyvatelé čínského a tureckého původu. Skupiny přistěhovalců z jihovýchodní Asie se soustřeďují v jihovýchodní části Paříže.
Většina obyvatel je nominálně římskokatolického vyznání, avšak jen malé procento z nich se pravidelně účastní mše. Muslimové jsou ve městě významně zastoupeni, o čemž svědčí desítky mešit, včetně Grande Mosquée de Paris (1922-26) v 5. obvodu. Židovská komunita je soustředěna ve čtvrti rue des Rosiers ve čtvrti Marais, kde se nachází řada synagog, košer obchodů a hebrejských knihkupectví.
.