上海開埠以後，各地人口迅速湧入，其中江蘇、浙江[4]、廣東[5]、安徽是上海居民的主要來源地，並與上海本地居民融合，構成今日上海市民主體的上海人。
1843年前，上海主要以本地居民為主。1843年，上海人口約為20萬，隨著開埠後貿易的迅速增長以及相對穩定的政治環境，原先在粵的大批買辦、因避太平軍戰亂的吳越富商、受水災逃難的蘇北民眾紛紛離開原籍並定居上海[6]。1853年，上海人口達到54萬[7]。
清末上海的外來人口迅速增加，遠多於本地人。1885年，移民佔上海人口85%，1930年時是78%，1949年時佔84.9%。外來人口形成移民街區，如寧波人集中在法租界和黃浦江畔南市北區；廣東人主要定居在虹口，或廣東路沿線靠近大船塢，許多人在此就業；蘇北人大多住在租界邊沿的棚戶區。不同籍貫的移民往往做成社會衝突，在19世紀中，寧波人與廣東人之間多有磨擦爭執，而蘇北人則受江南人排擠。[8]
歷經中國抗日戰爭、第二次國共內戰，上海人口一直保持增長。到1949年，上海市區人口已達546萬人[9][7]。
在1949年以前，有數量眾多的英、法等國公民居住於上海。二戰時期，上海因無需簽證、擔保即可進入而接納了大批由歐洲因躲避納粹而逃難的猶太難民。1949年後，這些外籍人士大多離開上海並返回自己的國家。而本地富商則大多在1950年代遷至香港或台灣。在1960年代，隨著支援內地、上山下鄉等各類政治運動，一定數量的上海本地居民被遷移至中國各地，如安徽、雲南、東北三省等地。上海人口在這段時期起伏不定。而進入改革開放的1990年代以後，隨著經濟發展、中外交流的增加，上海再次成為了外地移民的主要目的地，人口迅速增加，且再度聚集了諸多外籍人士[10]。2010年，上海共有14.32萬外籍人士。他們主要來自日本、美國、韓國、法國、德國、加拿大等國。而若包含港澳台，上海共有20.83萬境外人員。[11]
進入21世紀，隨著外地移民的大量湧入，上海市的人口增長速度極快，自2000年以來，年平均增長率達到3.24%，平均每年增加近63萬人。從2000年至2010年，外地來上海的人口數平均每年增加超過55萬人，成為了上海市人口增長的主要來源。於此形成的強大反差則是上海本地居民自然增長持續低迷，人口增長全靠外地移民拉動。[12]上海市政府發布的《2015年上海市國民經濟和社會發展統計公報》顯示，上海市的外來常住人口在2015年底時為981.65萬人，比2014年時的996.42萬人下降了1.5%。截至2017年底，上海全市在滬外國常住人口16.3363萬人，日本、美國、韓國、德國、澳大利亞占在滬外國常住人口前五位。其中，韓國國籍常住人口為2.0823萬人[13]。2018年1月，上海市政府正式出台了《上海市城市總體規劃（2017—2015）》，要求嚴格控制人口規模，至2035年時將上海常住人口控制在2500萬人左右。[14]2019年1月根據國家外國專家局的統計，在上海工作的外國人數量達21.5萬人，占中國的23.7%，為中國之首。[15]
2021年5月18日，根據第七次全國人口普查，上海市常住人口為24870895人，與第六次全國人口普查相比，增加1851699人，增長8.0%[16]。常住人口中，男性人口占51.8%，女性人口占48.2%。常住人口性別比達107.33，比第六次全國人口普查的106.19上升1.14[17]。年齡上來看0—14歲人口為243.63萬人，占9.8%，與2010年相比提高1.2個百分點；15-59歲人口為1661.91萬人，占66.8%，比2010年下降9.5個百分點；60歲及以上人口為581.55萬人，占23.4%，比2010年提高8.3個百分點，其中，65歲及以上人口為404.9萬人，占16.3%。[18]
截至2022年9月30日，上海有3689位百歲老人，其中最高齡的女壽星和男壽星分別是112歲的吳志成和111歲的楊龍生。[19]2022年，上海常住人口為2475.89萬人，其中60歲及以上人口占比25.0%，65歲及以上人口占比18.7%。[20]截至2022年12月31日，上海市戶籍人口中100歲及以上老年人口3528人，其中男性887人，女性2641人。2022年上海市人口預期壽命為83.18歲，其中男性80.84歲，女性85.66歲。60歲及以上戶籍老年人占戶籍總人口36.8%。[21]