Von 40.000 Einwohnern 1890 stieg die Bevölkerung der Stadt bis 1924 auf über 100.000. Bis 1938 verdoppelte sich diese Zahl auf 235.000. Im Jahre 1962 lebten in Pjöngjang 653.000 Menschen, 1978 waren es bereits 1,3 Millionen. 2005 hatte die Stadt knapp drei Millionen Einwohner. Die durchschnittliche Lebenserwartung der Männer beträgt 68 Jahre, die der Frauen 74 Jahre. Durch die immer wieder auftretenden Hungersnöte und die schlechte medizinische Versorgung hat sich die Lebenserwartung jedoch deutlich reduziert.
Pjöngjang ist ethnisch homogen und weist den prozentual niedrigsten Ausländeranteil weltweit auf. In der Stadt leben fast ausschließlich Koreaner. Gründe hierfür sind auch die isolationistische Politik der Regierung, gesellschaftliche Ächtung aller Nichtkoreaner und die geringe Attraktivität der Stadt für Einwanderer. Es gilt als praktisch unmöglich, sich als Ausländer in Pjöngjang niederzulassen.
Die folgende Übersicht zeigt die Einwohnerzahlen der eigentlichen Stadt ohne Vorortgürtel.