在江戶時代，大阪和江戶、京都並列為“三都”，是日本人口最多的都市之一。據現在學者的研究，1650年時，大阪有人口約22萬人；1750年時，有人口約41萬人。1760年代時，大阪的人口數達到江戶時代時的頂峰，之後轉入減少。1850年時，大阪的人口有約33萬人。1889年大阪設市時，有人口476271人。1920年時，隨著市域擴大，大阪市人口增加到2114804人，超過東京成為日本最大都市。1940年時，大阪市有人口325萬人，達到戰前最高值。第二次世界大戰期間，由於政府強制民眾疏散至農村地區，大阪人口大幅減少。戰爭結束時，大阪只有人口約110萬人。1955年時，大阪市市域再次擴大，加上戰後人口返回城市，大阪市人口回升到255萬人。1965年時，大阪市人口數達到3156222人，是大阪戰後人口最高值。此後由於郊外化的進展，大阪市人口轉入減少。2000年時，大阪市的人口減少到2598774人。但是在2000年代之後，大阪府出現人口重新往大阪市內集中的趨勢，人口數開始回升。2014年11月時，大阪有人口約268.7萬人。