Menurut bancian 2001, jumlah penduduk Mumbai adalah 11,914,398 orang,[140] tetapi mengikut ekstrapolasi yang dijalankan oleh World Gazetteer pada tahun 2010, Mumbai diduduki seramai 13,830,884 orang[141] sementara Kawasan Metropolitan Mumbai mempunyai sejumlah 21,347,412 orang.[142] Kepadatan penduduk dianggarkan 22,000 orang sekilometer persegi. Mengikut bancian 2001, Mumbai Raya iaitu kawasan dalam pentadbiran BMC, mencapai kadar celik huruf 77.45%,[143] melebihi purata seluruh negara 64.8%.[144]

Nisbah jantinanya adalah 774 (perempuan untuk 1,000 lelaki) di kota pulau, 826 di subbandar, dan 811 pada keseluruhannya di Mumbai Raya,[143] ketiga-tiga perangkaan lebih rendah daripada purata seluruh negara 933 perempuan untuk 1,000 lelaki.[145] Nisbah jantina yang rendah ini disebabkan bilangan besar pendatang lelaki yang datang untuk mencari rezeki di bandaraya.[146]

Warga kota Mumbai dikenali sebagai Mumbaikar, Mumbaite atau Bombayite. Seperti bandaraya-bandaraya metropolitan lain di India, Mumbai mempunyai ramai sekali penutur pelbagai bahasa. Enam belas bahasa utama di India dipertuturkan di Mumbai, terutama sekali bahasa Marathi, Gujarati dan Inggeris.[147] Bahasa Inggeris difahami ramai dan merupakan bahasa utama para pekerja kolar putih di Mumbai. Di jalanan pula kedengaran suatu bentuk bahasa Hindi basahan yang dikenali sebagai Bambaiya, iaitu campuran bahasa-bahasa Marathi, Hindi, Inggeris dan kata-kata ciptaan baru.[148]

Mumbai mengalami masalah-masalah utama pembandaran yang sama dengan bandaraya lain yang pesat berkembang di negara membangun, iaitu kemiskinan dan pengangguran berleluasa, tahap kesihatan awam, kesedaran sivik dan pendidikan yang rendah bagi kebanyakan besar penduduk. Disebabkan harga mahal pada ruang tanah yang ada, ramai penduduk Mumbai terpaksa berdiam dalam perumahan yang sempit dan agak mahal, selalunya jauh dari tempat kerja, oleh itu mengambil masa yang lama untuk berulang-alik dengan menaiki pengangkutan alihan massa yang penuh sesak, ataupun jalanan yang terhambat oleh kesesakan orang. Ramai yang tinggal dekat sekali dengan stesen bas atau keretapi, namun penduduk pinggir bandar banyak menghabiskan masa perjalanan ke daerah perniagaan pusat di barat daya.[149] Dharavi, kawasan sesak kedua terbesar di Asia[150], menempatkan 800,000 orang penduduk di pusat bandar Mumbai.[151] Dengan kadar celik huruf sebanyak 69%, kawasan sesak di Mumbai adalah yang paling celik huruf di India.[152]

Bilangan penghijrah ke Mumbai dari luar negeri Maharashtra pada dekad 1991–2001 berjumlah 1.12 juta, atau 54.8% daripada pertumbuhan bersih kependudukan Mumbai.[153]

Antara agama-agama yang dipeluk oleh para warga Mumbai termasuk agama Hindu (67.39%), Islam (18.56%), Buddha (5.22%), Jain (3.99%), Kristian (4.2%),[154] Sikh (0.58%), dan selebihnya Parsi dan Yahudi.[155] Demografi bahasa/etniknya adalah: Maharashtra (42%), Gujarati (19%), dan selebihnya dari merata India.[156] Komuniti Muslim tertua di Mumbai termasuk Dawoodi Bohra, Khoja, dan Muslim Konkani,[157] sementara masyarakat Kristian tempatan termasuk Katolik India Timur yang dikristiankan oleh Portugis pada abad ke-16.[158] Di Mumbai juga ada sekelompok kecil Yahudi Bene Israel yang berhijrah dari kawasan Teluk Parsi atau Yaman lebih kurang 1600 tahun.[159] Kaum Parsi pula berhijrah ke India dari Parsi; kini, terdapat kira-kira 80,000 orang Parsi di Mumbai.[160]