Im Jahr 1850 hatte Paris etwa 600.000 Einwohner. Die Stadt wuchs schnell, da die industrielle Expansion einen ständigen Strom von Menschen aus den Provinzen anzog. Bis 1870 stieg die Einwohnerzahl auf über 1.000.000, und 1931 zählte der Ballungsraum rund 5.000.000 Menschen, von denen mehr als die Hälfte in der Stadt Paris lebten, der Verwaltungsstadt innerhalb der alten Stadttore. Nach dem Zweiten Weltkrieg setzte sich dieses Wachstum fort, und zu Beginn des 21. Jahrhunderts hatte der Großraum Paris über 10 000 000 Einwohner. Die Bevölkerung der Stadt Paris ging jedoch stetig zurück, von einem Höchststand von etwa 2.900.000 im Jahr 1931 auf etwa 2.200.000 im Jahr 2012, so dass etwa vier von fünf Parisern Vorstädter waren. Die Verlagerung fand zum Teil deshalb statt, weil die hohe Bevölkerungsdichte der Stadt durch massive Umstrukturierungen verringert wurde, obwohl sie weiterhin deutlich über dem nordeuropäischen Durchschnitt lag. Viele Familien zogen in neuere und geräumigere Häuser in den kleineren Städten rund um die Hauptstadt, so dass in Paris eine alternde, seltsam einsame Bevölkerung zurückblieb, in der fast die Hälfte der Haushalte aus nur einer Person besteht. Doch in den ersten Jahren des 21. Jahrhunderts begann die Bevölkerung der Stadt langsam zu wachsen. Mit steigenden Geburtenraten und der Tendenz älterer Menschen, sich außerhalb der Hauptstadtregion zur Ruhe zu setzen, verjüngt sich auch die Pariser Bevölkerung.
Die Zahl der in Paris geborenen Pariser ist größer als die der außerhalb der Stadt Geborenen, von denen viele ihre provinziellen oder internationalen Bindungen behalten. Daher haben viele Geschäfte, Restaurants und Stadtviertel einen französischen, regionalen oder internationalen Touch. Während die meisten Nicht-Pariser Franzosen sind, ist mehr als ein Zehntel der Bevölkerung im Ausland geboren. Etwa ein Drittel der ausländischen Einwohner der Stadt kommt aus den Mitgliedsländern der Europäischen Union, aber die größten Einwanderergruppen sind Menschen afrikanischer Herkunft – vor allem muslimische Araber aus den nordafrikanischen Ländern Algerien, Marokko und Tunesien. Im Allgemeinen konzentrieren sich die Familien nordafrikanischer Herkunft in den ärmeren nördlichen Stadtvierteln und zunehmend auch in den peripheren Banlieues (Vorstädten) rund um die Hauptstadt. Im späten 20. und frühen 21. Jahrhundert führten hohe Arbeitslosigkeit und geringe soziale Mobilität zu rassischen und religiösen Spannungen in den Banlieues.
Diese Spannungen kochten im Oktober 2005 über, als zwei Jugendliche versehentlich einen Stromschlag erlitten, während sie sich in einem Umspannwerk in Clichy-sous-Bois, einer Banlieue nordöstlich von Paris, vor der Polizei versteckten. Die darauf folgenden Ausschreitungen ethnischer Minderheiten machten den Glauben vieler Franzosen zunichte, ihr Land sei ein Vorbild für die Integration von Menschen verschiedener Religionen und Ethnien. Innerhalb von drei Wochen breiteten sich die Unruhen von den Trabantenstädten um Paris auf weite Teile des Landes aus. Diskriminierung und Chancenlosigkeit in Frankreichs Vorstädten mit hohem Migrantenanteil schürten die Proteste, die in der Nacht des 7. November ihren Höhepunkt erreichten und 274 Gemeinden im ganzen Land betrafen. Am folgenden Tag verhängte Präsident Jacques Chirac den Ausnahmezustand. Erst am 17. November, nachdem fast 9.000 Autos verbrannt und fast 3.000 Personen verhaftet worden waren, erklärte die französische Polizei, dass sich die Zahl der brennenden Autos wieder „normalisiert“ habe. Der Ausnahmezustand wurde erst im Februar 2006 aufgehoben.
Die große schwarze Bevölkerung der Stadt setzt sich aus Einwanderern aus den französischen Überseedepartements Martinique und Guadeloupe sowie aus west- und zentralafrikanischen Ländern wie dem Senegal, Mali und der Demokratischen Republik Kongo zusammen. Viele dieser Einwanderer leben in den nordöstlichen Teilen von Paris, ebenso wie Menschen chinesischer und türkischer Herkunft. Einwanderergruppen aus Südostasien konzentrieren sich im Südosten von Paris.
Der Großteil der Bevölkerung ist nominell römisch-katholisch, aber nur ein kleiner Prozentsatz besucht regelmäßig die Messe. Die Muslime sind in der Stadt stark vertreten, was sich an den Dutzenden von Moscheen zeigt, darunter die Grande Mosquée de Paris (1922-26) im fünften Arrondissement. Die jüdische Gemeinde konzentriert sich auf die Rue des Rosiers im Marais-Viertel, wo es zahlreiche Synagogen, koschere Geschäfte und hebräische Buchhandlungen gibt.