Mit der Entwicklung von Industrie und Handel in der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg erfolgte eine umfangreiche Zuwanderung von Menschen aus dem Landesinneren, und Rio de Janeiro dehnte sich stark aus. Die Einwohnerzahl der Stadt hat sich seit Mitte der 1950er Jahre auf heute sechs Millionen verdoppelt. Das Wachstum geht sowohl auf Zuwanderung als auch auf Geburtenüberschuss zurück.
Die gesellschaftliche Situation Rio de Janeiros ist zum einen geprägt durch die für Brasilien typische große Toleranz zwischen den verschiedenen Ethnien sowie durch den ausgesprochen jungen Altersdurchschnitt (mehr als 25 Prozent der Bevölkerung sind jünger als 18 Jahre, über 87 Prozent sind unter 60).
Auf der anderen Seite besteht das Hauptproblem der Stadt in den dramatischen Unterschieden der sozialen Situation der Einwohner. An den Hängen der Stadt befinden sich die aus ärmlichen Behausungen bestehenden Gebiete, die als Favelas bekannt sind, während die vornehmeren Wohngebiete im Süden, nahe den Stränden an der Atlantikküste, wie Copacabana, Ipanema und Leblon liegen. In der größten Favela von Südamerika, am Südrand der Stadt, leben allein 200.000 Einwohner der Stadt unter teilweise katastrophalen Bedingungen, wie Armut oder extrem hoher Kriminalitätsrate.
Die folgende Übersicht zeigt die Einwohnerzahlen nach dem jeweiligen Gebietsstand. Bis 1929 handelt es sich meist um Schätzungen, von 1940 bis 2000 um Volkszählungsergebnisse und 2005 um eine Berechnung.