W 1850 roku Paryż miał około 600 000 mieszkańców. Następnie szybko się rozrastał, ponieważ rozwój przemysłu przyciągał stały strumień ludzi z prowincji. W 1870 r. liczba ludności przekroczyła 1 000 000, a w 1931 r. konurbacja liczyła około 5 000 000 osób, z których ponad połowa mieszkała w mieście Paryż, mieście administracyjnym w obrębie starych bram. Po II wojnie światowej wzrost ten był kontynuowany, a na początku XXI wieku Wielki Paryż liczył ponad 10 000 000 mieszkańców. Populacja miasta Paryża, jednak stale spadała, od szczytu około 2.900.000 w 1931 roku do około 2.200.000 w 2012 roku, tak że około czterech na pięciu paryżan było mieszkańcami przedmieść. Zmiana ta nastąpiła częściowo dlatego, że masowa zmiana miejsca zamieszkania zmniejszyła wysoką gęstość zaludnienia miasta, choć pozostała ona znacznie powyżej średniej północnoeuropejskiej. Wiele rodzin wyprowadziło się do nowszych i bardziej przestronnych domów w mniejszych miejscowościach wokół stolicy, pozostawiając Paryż ze starzejącą się, dziwnie samotną populacją, w której prawie połowa gospodarstw domowych składa się tylko z jednej osoby. Jednak w ciągu kilku pierwszych lat XXI wieku populacja miasta zaczęła powoli wzrastać. Wraz ze wzrostem liczby urodzeń i przechodzeniem starszych osób na emeryturę poza regionem stołecznym, populacja Paryża również odmłodniała.
Paryżanie urodzeni w Paryżu są liczniejsi od tych, którzy urodzili się poza miastem, a wielu z nich zachowuje swoje prowincjonalne lub międzynarodowe więzi. Stąd wiele sklepów, restauracji i dzielnic ma francuski regionalny lub międzynarodowy posmak. Podczas gdy większość nierodzimych Paryżan jest Francuzami, ponad jedna dziesiąta populacji jest urodzona za granicą. Około jedna trzecia zagranicznych mieszkańców miasta pochodzi z krajów Unii Europejskiej, ale największe grupy imigrantów to ludy pochodzenia afrykańskiego – szczególnie muzułmańscy Arabowie z północnoafrykańskich krajów Algierii, Maroka i Tunezji. Ogólnie rzecz biorąc, rodziny pochodzenia północnoafrykańskiego skupiają się w biedniejszych dzielnicach północnych lub, coraz częściej, w peryferyjnych banlieues (przedmieściach) otaczających stolicę. Pod koniec 20. i na początku 21. wieku, wysokie bezrobocie i niska mobilność społeczna karmione rasowe i religijne napięcia w banlieues.
Te napięcia zagotowały się w październiku 2005 r., gdy dwa nastolatki zostały przypadkowo porażone prądem podczas ukrywania się przed policją w podstacji elektrycznej w Clichy-sous-Bois, banlieue na północny wschód od Paryża. Zamieszki mniejszości etnicznych, które po tym nastąpiły, rozwiały przekonanie wielu Francuzów, że ich kraj był wzorem integracji ludzi różnych religii i grup etnicznych. W ciągu trzech tygodni niepokoje rozprzestrzeniły się z miast satelickich wokół Paryża na znaczną część kraju. Dyskryminacja i brak szans na francuskich przedmieściach zamieszkałych w dużej mierze przez imigrantów napędzały protesty, które osiągnęły szczyt w nocy 7 listopada, obejmując 274 gminy w całym kraju. Następnego dnia prezydent Jacques Chirac ogłosił stan wyjątkowy. Dopiero 17 listopada, po spaleniu prawie 9000 samochodów i dokonaniu prawie 3000 aresztowań, francuska policja ogłosiła, że poziom spalania samochodów wrócił do „normy”. Stan wyjątkowy został zniesiony dopiero w lutym 2006.
Niewielka czarna populacja miasta składa się z imigrantów z francuskich departamentów zamorskich Martyniki i Gwadelupy, jak również z krajów Afryki Zachodniej i Środkowej, takich jak Senegal, Mali i Demokratycznej Republiki Konga. Wielu z tych imigrantów zamieszkuje północno-wschodnie dzielnice Paryża, podobnie jak osoby pochodzenia chińskiego i tureckiego. Grupy imigrantów z południowo-wschodniej Azji są skoncentrowane w południowo-wschodniej części Paryża.
Większość populacji jest nominalnie wyznania rzymskokatolickiego, chociaż tylko niewielki procent uczęszcza regularnie na mszę. Muzułmanie są ważną obecnością w mieście, o czym świadczą dziesiątki meczetów, w tym Grande Mosquée de Paris (1922-26) w 5. okręgu. Społeczność żydowska koncentruje się na rue des Rosiers w dzielnicy Marais, gdzie znajdują się liczne synagogi, sklepy koszerne i księgarnie hebrajskie.