La población de Madrid en general, aumentó desde que la ciudad se convirtió en la capital del país en el siglo de mid-16th y se estabilizó en alrededor de 3 millones de dólares de la década de 1970.
Desde alrededor de 1970 hasta mediados de 1990, la población de la ciudad cayó. Este fenómeno, que también afectó a otras ciudades europeas, fue causada en parte por el crecimiento de los suburbios de satélite en la costa del centro de la ciudad. Otra razón que podría haber sido la desaceleración de la tasa de crecimiento de la economía europea.
El boom demográfico se aceleró en la década de 1990 y principios de la primera década del siglo 21 debido a la inmigración internacional, en respuesta a un aumento en el crecimiento económico español. De acuerdo con los datos del censo, la población de la ciudad creció en 271.856 entre 2001 y 2005.
Como la capital de España, la ciudad ha atraído a muchos inmigrantes de todo el mundo. Acerca de 83,8% de los habitantes son españoles, mientras que las personas de otros orígenes, incluidos los inmigrantes de América Latina, Europa, Asia, África del Norte y África Occidental, representaron el 16,2% de la población en 2007.
Los diez mayores grupos de inmigrantes son: Ecuador: 104.184, de Rumania: 52.875, de Bolivia: 44.044, el colombiano: 35.971, Perú: 35.083, chino: 34.666, marroquíes: 32.498, Dominicana: 19.602, de Brasil: 14.583, y de Paraguay: 14.308. También hay importantes comunidades de filipinos, ecuatoguineanos, búlgaros, indios, italianos, argentinos, senegaleses y polacos.
Los distritos que albergan el mayor número de inmigrantes son Usera (28,37%), Centro (26,87%), Carabanchel (22,72%) y Tetuán (21,54%). Los distritos que albergan el menor número son Fuencarral-El Pardo (9,27%), Retiro (9,64%) y Chamartín (11,74%).