«یاقوت حموی» در سال620هجری قمری در المعجم‌البلدان علت مشخص‌نبودن جمعیت این قریه را در آن می‌داند که بیشتر ابنیه آن زیر زمین ساخته شده است. «زکریای قزوینی» نیز در سال 674 هجری قمری درباره تهران و ساکنانش می‌‌نویسد: تهران زیرزمینی مانند لانه مورچه است که اهالی آن به محض حمله دشمن در زیرزمین‌ها مخفی می‌شوند.
ابتدایی‌ترین آمار از جمعیت تهران به‌عنوان یک شهر را «حمدالله مستوفی» در سال740 هجری قمری آورده است؛ «تهران یکی از ییلاقات ری است و آب‌و‌هوایی گوارا و سالم دارد و دارای باغ‌های میوه فراوانی است و جمعیت زیادی حدود نیم کرور داشته است.» سرتوماس هربرت در سال1308هجری قمری در مورد تهران می‌گوید: تهران در میان جلگه قرار گرفته و دارای 3000خانه و چند بازار است که در دوره حمله افاغنه سقوط کرد و 500تن از مردان آن در نبرد کشته شدند. در زمان فتحعلی‌شاه، طبق گفته ژنرال گاردان فرانسوی، تهران حدود 50هزار نفر جمعیت داشت. در سال1305 هجری قمری مهندس عبدالغفار نجم‌الملک، معلم ریاضیات دارالفنون با کمک عده‌ای از معلمان دیگر و 20نفر از شاگردان مدرسه، نخستین نقشه‌برداری، محاسبه مساحت و سرشماری غیرعلمی را در تهران انجام دادند و جمعیت تهران را 250هزار نفر سرشماری کردند. در اوایل سلطنت ناصرالدین‌شاه قاجار جمعیت تهران به 150هزار نفر رسیده بود.
اما تحولات جمعیتی تهران به‌عنوان پایتخت، بعد از سال 1300هجری شمسی شامل چهار دوره می‌شود:
دوره اول از سال1300 تا 1320که تقریبا تمامی خندق‌ها و دروازه‌ها از میان رفت و کوچه‌ها و معابر قدیمی اصلاح شد و چهره شهر شکل منظم هندسی به‌خود گرفت. جمعیت تهران هم در این سده افزایش چشمگیری پیدا کرد، به‌نحوی که طی دو سرشماری در سال‌های 1310 و 1319هجری شمسی، از 300هزار نفر در سرشماری اول به 540هزار نفر در سرشماری دوم رسید.
دوره دوم از سال1320تا 1332که این دوره مصادف با بروز جنگ جهانی دوم بود، لذا تغییرات زیادی انجام نشد و تنها شهر از اطراف اندکی توسعه یافت. جمعیت تهران در این دوره مطابق آمار رسمی سال1325حدود 880هزار نفر بود.
دوره سوم از سال1332 تا 1357 که در این دوره به‌علت احداث بزرگراه‌ها، خیابان‌ها و بلوارها، شهرک‌های جدید و ساختمان‌های بزرگ، تهران رشد چشمگیری داشته و از هر سو گسترش پیدا کرده بود، به‌نحوی که یکی از شهرهای بزرگ قاره آسیا محسوب می‌شد. جمعیت آن نیز به سرعت افزایش پیدا کرده بود و از یک میلیون و 800هزار نفر در 1335به چهارمیلیون و 530هزار نفر در سال1355 رسیده بود.
دوره چهارم از سال1357 تا 1365 که مصادف با پیروزی انقلاب اسلامی و سال‌های بعد از آن است تهران رشد چشمگیری داشته و از هر سو گسترده شده است. علت این امر را می‌توان بروز جنگ تحمیلی عراق بر ایران و پدیده مهاجرت، اختصاص پاره‌ای از اراضی به تعاونی‌ها برای خانه‌سازی و بالاخره ایجاد خانه‌های ارزان قیمت دانست. براساس آمار سال1371 جمعیت تهران بالغ بر 6620461نفر بود و از مرز هشت‌میلیون و 500هزارنفر گذشت.
با توجه به روند افزایش جمعیت در تهران عملا شتاب جمعیت برای تبدیل شدن به یک کلانشهر از ابتدای حکومت پهلوی در حدود سال1300شمسی، شروع و طی مدت 40سال بالغ بر 10برابر، یعنی حدود دو میلیون نفر در سال 1340شد. جمعیت تهران 40سال بعد نیز (1340-1380) به هفت‌میلیون نفر رسید. گرچه شتاب افزایش جمعیت در 40سال اخیر به‌مراتب کمتر از دوره 40ساله قبل از آن بوده ولی جمعیت خالص اضافه شده در این دوره بیش از پنج‌میلیون نفر است که این امر پیامدهای اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی گسترده‌ای داشته است. براساس شش دوره سرشماری انجام شده، جمعیت تهران از سال‌های1335 تا 1385حدودا پنج‌برابر شده‌است. اما این رشد در شهرهای اطراف تهران به‌مراتب بیشتر از شهر تهران بود، به‌طوری که رشد شهر تهران طی دهه‌های اخیر کاهش یافته و بر جمعیت پیرامون آن افزوده شده است.
در مورد جمعیت پس از سال85 مطابق سرشماری آن سال، تهران هفت‌میلیون و 797هزار و 520نفر جمعیت داشته که این عدد در سال90 به 9میلیون و 49هزار و 802نفر رسید. این به این معنی است که در فاصله پنج‌سال اخیر(تا آخرین سرشماری کشوری) تهران یک‌میلیون و 252هزار و 282نفر افزایش جمعیت داشته که این عدد رشد خیره‌کننده‌ای را در جمعیت بحرانی‌ترین نقطه تمرکز جمعیت کشور نشان می‌دهد.
اگرچه عوامل مختلفی از قبیل کمبود زیرساخت‌های شهری و محدودیت ظرفیت معابر در افزایش ترافیک شهر مؤثر است اما نباید عامل جمعیت را در افزایش ترافیک نادیده گرفت. تراکم جمعیت تهران علاوه بر اینکه از یک سو به میزان قابل‌توجهی بر افزایش ترافیک اثر می‌گذارد از سوی دیگر بیشترین تأثیر را نیز از این موضوع می‌پذیرد. اگر آثار و پیامدهای ناشی از ترافیک را از نظر اقتصادی مورد ارزیابی قرار دهیم می‌بینیم که شهروندان هزینه هنگفتی را از نظر سلامتی روحی و جسمی می‌پردازند و به جرأت می‌توان گفت که این هزینه‌ها بسیار بالاتر از مبالغی است که برای بهبود زیرساخت‌های شهری هزینه می‌شود. البته اتخاذ روش‌های نوین مهندسی ترافیک در حل 30درصدی مشکل ترافیک تهران مؤثر است و در این میان مهم‌ترین راه‌حل برای اینکه مشکل ترافیک تهران به‌صورت 100درصد رفع شود، توسعه شبکه حمل‌ونقل عمومی است.
اما کلانشهر تهران پتانسیل اسکان حداقل 11میلیون نفر جمعیت را دارد که این میزان، علاوه بر اینکه نرخ طبیعی زاد‌و‌ولد در پایتخت را پوشش می‌دهد، ممکن است به عامل تحریک مهاجرت به تهران نیز تبدیل شود. البته اضافه جمعیت در طرح تفصیلی شهر پیش‌بینی شده است. این طرح مطابق سند بالادستی طرح جامع، سه نوع مدل جمعیتی را برای پایتخت تا سال1405 درنظر گرفته که در مدل اول، «رشد طبیعی جمعیت ساکن» تهران در حد هشت‌میلیون و 700هزار نفر تعیین شده، در مدل دوم، «جمعیت توأم ساکن و شاغل» تهران (جمعیت روز و شب) برای تأمین خدمات مورد نیاز آنها در حد 9میلیون و 100هزار نفر محاسبه شده و در مدل سوم برای اطمینان از کافی بودن تعداد واحدهای مسکونی، «ظرفیت‌پذیری سکونت» تهران در حد 10میلیون و 500هزار نفر تعیین شده است؛ به این معنی که ساخت‌وسازهای پایتخت به‌گونه‌ای انجام شود که تعداد واحدهای مسکونی در تهران در سال1405، برای سکونت جمعیتی 20درصد بیشتر از جمعیت ساکن 7/8میلیون نفری باشد تا تعادل در بازار مسکن برقرار شود. این در حالی است که جمعیت آتی پایتخت درصورت پایداری نرخ رشد فعلی حداقل به 11میلیون و حداکثر به 12میلیون نفر می‌رسد. به این ترتیب در پایان سال اجرای طرح تفصیلی، یعنی سال1405، حدود سه‌میلیون نفر یا 25درصد از کل جمعیت احتمالی شهر تهران از امکانات و خدمات شهری بی‌نصیب خواهند ماند. این نکته معضلی است که افزایش جمعیت برای تخصیص امکانات شهر به‌وجود خواهد آورد و بی‌شک رفع این وضع، عزمی جامع می‌طلبد.
