Mexiko-Stadt ist heute mit ihren 8,7 Millionen Einwohnern im Distrito Federal die zweitgrößte Stadt Lateinamerikas und mit 19,3 Millionen Menschen in der Agglomeration die drittgrößte Metropolregion der Welt. Die Bevölkerungsdichte in der Stadt beträgt 5.817 Einwohner pro Quadratkilometer, im Ballungsraum 2.471. Zu berücksichtigen ist dabei, dass der Distrito Federal mit fest definierter Stadtgrenze seit einigen Jahren nahezu keine Bevölkerungszunahme mehr zulässt.
Doch das war nicht immer so. Sehr deutlich zeigt sich in Mexiko-Stadt die Entwicklung der Verstädterung in den letzten Jahren. Noch 1950 hatte Mexiko-Stadt gerade einmal 3,1 Millionen Einwohner. Im Jahre 1970 waren es schon 6,9 Millionen Menschen und die Zuwachsrate des Ballungsgebietes lag bei etwa einer Million Menschen pro Jahr.
Mexiko-Stadt ist seit der Stadtgründung im Jahre 1521 der Sitz der spanischen Vizekönige und erhielt dadurch ihre Stellung als Primatstadt: sie ist noch heute gleichzeitig Hauptstadt und Knotenpunkt für die bedeutendsten politischen und wirtschaftlichen Ereignisse des Landes. Doch erst durch eine bessere Versorgung der Menschen (zum Beispiel im Gesundheitswesen) und die Ansiedlung zahlreicher Industriebetriebe zu Beginn des 20. Jahrhunderts begann der Zustrom von Menschen aus dem Umland in die Stadt. Heute ist das städtische Wachstum kaum noch kontrollierbar.
Die folgende Übersicht zeigt die Einwohnerzahlen nach dem jeweiligen Gebietsstand. Bis 1889 handelt es sich meist um Schätzungen, von 1895 bis 2000 um Volkszählungsergebnisse und 2005 um eine Berechnung. Die Einwohnerzahlen beziehen sich auf die eigentliche Stadt ohne den Vorortgürtel.