En 2007, Toulouse est la quatrième ville de France avec 437 100 habitants (population intra muros) et la cinquième agglomération avec 872 290 habitants (estimation 2007).
Elle constitue aussi la cinquième aire urbaine avec 1 117 000 habitants (estimation 2007) après Paris, Lyon, Marseille et Lille.
La population de la ville de Toulouse augmente principalement grâce à un solde migratoire largement positif, dû à son positionnement géographique privilégié lui conférant un climat agréable, une situation stratégique entre plusieurs bassins touristiques (Pyrénées, mer Méditerranée, côtes basque et landaise) et ses terroirs midi-pyrénéens, mais aussi grâce à une image fortement positive sur sa qualité de vie, la variété de ses filières de formation, son positionnement socio-économique sur des industries et ses services à forte valeur ajoutée (aéronautique, espace, biotechnologies, systèmes embarqués, électronique, météorologie).
Selon l'AUAT et l'INSEE, en 2007, l'agglomération toulousaine aurait gagné plus de 110 000 habitants depuis le dernier recensement de 1999.
Chaque année, l’agglomération gagne environ 14 000 nouveaux habitants et l'aire urbaine 19 000 habitants.
Si le rythme de croissance actuel se maintient, Toulouse dépassera Lyon en terme de population pour devenir la 3e ville française (projection 2014 : 507 000 habitants) et son agglomération détrônera celle de Lille de sa 4e place.