La recensământul din 2002 populaţia stabilă a oraşului a fost de 317.660 de locuitori, cu o tendinţă negativă, iar densitatea populaţiei de 2.622 locuitori/km². Conform ultimului comunicat al Institutului Naţional de Statistică, la data de 1 ianuarie 2009 oraşul avea o populaţie de 311.586 locuitori şi 365.545 locuitori în zona metropolitană.
Din totalul populaţiei 85,52% sunt români. Cele mai importante comunităţi etnice sunt cele maghiare (aprox 7,5%), germane (2,25%) şi sârbe. De remarcat este că la Timişoara în ultimii ani, datorită creşterii economice a apărut şi o importantă comunitate de oameni de afaceri, care însă nu figurează în statisticile oficiale. Dintre aceştia se remarcă în primul rând italienii, cei mai numeroşi investitori străini prezenţi aici. Alte două comunităţi în creştere sunt cea slovacă şi ucraineană, care beneficiază şi de predare în limba maternă în unele unităţi de învăţământ preuniversitar.