Согласно данным INSEE в 2020 году в Тулузе проживало 498 003 жителей. По сравнению с данными 2012 года (458 640), население Тулузы увеличилось на 8,58% (население департамента Верхняя Гаронна выросло на 6,51%).
С населением в 498 003 жителей Тулуза является четвертым по численности населения городом во Франции после Парижа, Марселя и Лиона. За последние 47 лет население Тулузы увеличилось на 101 тыс. жителей. Жители Тулузы - Тулусаны (Toulousains) или Тулусанцы (Toulousaines). В 2017 году метрополия Тулузы (город с пригородами и городами-спутниками) насчитывала 1 360 829 жителей, что также делает ее четвертой метрополией во Франции. Площадь города - около 118,3 км2, а плотность населения в Тулузе составляет 4 209 чел / км2.
Со времени переписи 1999 года население Тулузы прибавлялось в среднем на 5000 жителей в год. Но если темпы роста населения Тулузы составляли почти 6 800 жителей каждый год в период с 1999 по 2006 год, рост населения значительно замедлился в период с 2006 по 2011 год (средним прирост составил чуть менее 2000 жителей в год). Однако позднее, в период с 2011 по 2015 годы, рост населения города опять возрос в среднем до 6150 жителей в год. За период 2019-2020 г.г. наблюдается устойчивая положительная динамика роста населения города, количество жителей в Тулузе увеличилось на 11 175 человек, т.е. на 5 587 в год.

Население Тулузы: динамика роста
Население Тулузы достаточно молодое, так в 2008 году 46,5% жителей города были в возрасте до 29 лет. Город не следует тем же тенденциям, что и регион Окситания, в котором наблюдается процесс старения населения. Наибольшая доля населения Тулузы представлена в возрастном диапазоне 15–29 лет: в 2006 году в этом возрасте находилось 32,0% женщин и 33,7% мужчин (в регионе Юг-Пиренеи на тот момент эти значения находились на уровне 17,2 и 18,9% соответственно). Доля людей в возрасте 75 лет и старше среди населения Тулузы несколько ниже, чем в остальном регионе: 9,2% женщин и 5,0% мужчин в 2006 году.