La recensământul din 2002, populația stabilă a orașului Timisoara a fost de 317.660 de locuitori, cu o tendință negativă, iar densitatea populației de 2.622 locuitori/km².
Conform ultimului comunicat al Institutului Național de Statistică, în anul 2009, orașul avea o populație de 312.113 locuitori și 365.545 locuitori în zona metropolitană. Din totalul populației 85,52% sunt români. Cele mai importante comunități etnice sunt cele maghiare (aprox 7,5%), germane (2,25%) și sârbe. De remarcat este că la Timișoara în ultimii ani, datorită creșterii economice a apărut și o importantă comunitate de oameni de afaceri, care însă nu figurează în statisticile oficiale. Dintre aceștia se remarcă în primul rând italienii, cei mai numeroși investitori străini prezenți aici. Alte două comunități în creștere sunt cea slovacă și ucraineană, care beneficiază și de predare în limba maternă în unele unități de învățământ preuniversitar.
Datorită tradiției multietnice și multiconfesionale, Timișoara este un oraș cu una dintre cele mai diversificate structuri confesionale din România.
Astăzi, circa 80,6 % din timișoreni se declară ortodocși (marea majoritate ținând de Biserica Ortodoxă Română, iar restul de Biserica Ortodoxă Sârbă) și 10 % romano-catolici (marea majoritate germani și maghiari). Urmează religia penticostală cu 8.408 de adepți (2,6 %), reformată (calvinistă), (2 %, majoritatea maghiari), greco-catolică (unită) (in marea majoritate români) cu 4.191.
Sunt reprezentate și diverse alte comunități mai mici, cum este cea evreiască (mozaică), cu o istorie de circa 450 de ani, astăzi având aproximativ 300 de membri, în cea mai mare parte vârstnici.
De asemenea există în oraș un număr mic de credincioși creștini ortodocși greci, armeni, precum și musulmani (arabi și turci). 359 de timișoreni se declară atei.
