Midi-Pyrénées totalisait, au 1er janvier de 2011, 2 903 400 habitants. Entre 2006 et 2011, les 8 départements de la région affichent des augmentations de la population. Voici donc le nombre d’habitants par département et par ordre décroissant : Haute-Garonne : 1 260 226 (+ 1,2%) ; Tarn : 377 675 (+ 0,7%) ; Aveyron : 275 813 (+ 0,2%) ; Tarn-et-Garonne : 244 545 (+ 1,5%) ; Hautes-Pyrénées : 229 228 (+ 0,1%) ; Gers : 188 893 (+ 0,8%) ; Lot : 174 754 (+ 0,6%) ; Ariège : 152 286 (+ 0,8%). La population de la région a augmenté, pendant cette période, de 0,9% (+ 25 300 habitants), soit la 3ème croissance la plus importante de la France métropolitaine après la Corse et le Languedoc-Roussillon.
L’aire urbaine de Toulouse est la 4ème de France par le nombre de ses habitants, après Paris, Lyon et Marseille. Elle absorbe le deux tiers de la croissance régionale, regroupe 43% de la population régionale, entre 2006 et 2011, elle a accueilli, en moyenne, 16 100 habitants supplémentaires par an.
Quant aux villes de la région, voici les 10 plus peuplées : Toulouse, Montauban, Albi, Tarbes, Castres, Colomiers, Tournefeuille, Muret, Rodez et Blagnac.