Seit Beginn der britischen Kolonialisierung verzeichnete das ehemalige Bombay ein schnelles Bevölkerungswachstum. Von 10.000 im Jahre 1661 verzehnfachte sich die Einwohnerzahl bis 1764 auf 100.000. 1845 hatte die Stadt schon eine halbe Million Einwohner. Bei der ersten Volkszählung im Jahre 1864 waren es 817.000. In den 1860er und 1890er Jahren ging die Bevölkerungszahl bedingt durch Seuchen etwas zurück. 1911 überschritt Bombays Einwohnerzahl die Millionengrenze.
1950 wurden die nahen und 1957 die weiter entfernt liegenden Vororte eingemeindet. Dadurch erhöhte sich die Einwohnerzahl weiter. Von 1911 bis 1991 verzehnfachte sich diese nochmals; in der eigentlichen Stadt ohne Vorortgürtel lebten über zehn Millionen Menschen, im Jahre 2006 waren es 12,9 Millionen. Die Metropolregion Mumbai hat mit 19,9 Millionen eine ähnlich große Einwohnerzahl wie das dichtbesiedelte Nordrhein-Westfalen (18,1 Millionen).
Die Bevölkerungsdichte in Mumbai erreicht Werte, die in keiner Agglomeration in Europa erzielt werden. In der Stadt leben 29.400 Menschen auf einem Quadratkilometer, in Berlin sind es zum Vergleich 3.800. Der Stadtteil Marine Lines erreicht mit 114.001 Einwohnern pro Quadratkilometer (Volkszählung 2001) den Spitzenwert und damit eine der höchsten Wohndichten der Welt[1]. Nach Schätzungen der Vereinten Nationen werden im Jahre 2020 im Ballungsraum Mumbai 28,5 Millionen Menschen leben. Ein ungelöstes Problem ist die Bildung von Slums, die nach wie vor in zahlreichen Stadtvierteln existieren.
Ein erheblicher Teil des Bevölkerungswachstums im ehemaligen Bombay wird seit Beginn der kolonialen Entwicklung durch Zuwanderung verursacht. Die Zuwanderer kommen, entsprechend der internationalen und überregionalen Bedeutung der Stadt, nicht nur aus dem angrenzenden Hinterland, sondern aus ganz Indien und den benachbarten Staaten. Das Ergebnis ist ein Konglomerat von Menschen mit unterschiedlichem ethnischen und sprachlichen Hintergrund.
Die einheimischen Marathen und die nördlich benachbarten Gujaratis – Gujarat gehörte bis 1960 zur ehemaligen Provinz Bombay – bilden die größten Bevölkerungsgruppen. Die Bengalen, Marvaris, Punjabis und Tamilen stellen bedeutende Minderheiten. Ausländischer Abstammung sind vor allem die Sindhi aus Pakistan sowie Afghanen, Chinesen und Nepalesen.
Die folgende Übersicht zeigt die Einwohnerzahlen nach dem jeweiligen Gebietsstand. Bis 1845 handelt es sich meist um Schätzungen, von 1864 bis 2001 um Volkszählungsergebnisse und 2005 um eine Berechnung.