1887 hatte Sofia rund 20.000 Einwohner. 1910 erreichte die Einwohnerzahl der Hauptstadt die Grenze von 100.000, wodurch sie zur Großstadt wurde. 1946 lebten in der Stadt bereits eine halbe Million Menschen, bis 1975 verdoppelte sich diese Zahl auf eine Million.
Im Zeitraum von 1990 bis 2001 sank die Bevölkerungszahl, hat sich aber auch auf Grund zahlreicher Eingemeindungen in den letzten Jahren stabilisiert. 1999 waren 45 Prozent der Landbevölkerung in der Umgebung Sofias auf selbst hergestellte Nahrungsmittel angewiesen. Die Bewegung vom Land in die Hauptstadt kehrte sich deshalb um. Die anhaltende Krise der Wirtschaft zwingt zu einer neuen Subsistenzwirtschaft, oft mit einfachsten Geräten wie Sichel und Pflug, da nur wenige Dorfgemeinschaften genug Geld haben, um kollektiv einen Traktor anzuschaffen.
Nachfolgend sind die Einwohnerzahlen nach dem jeweiligen Gebietsstand aufgeführt. Bis 2001 handelt es sich um Volkszählungsergebnisse und 2006 um eine Schätzung des Nationalen Statistischen Instituts (NSI).