前西班牙时期以来，阿纳瓦克谷一直是墨西哥人口稠密的地区。当联邦地区在1824年创建后，墨西哥城市区一直延伸约在今天的瓜特穆斯自治市区域。在20世纪初，原住民开始迁移到南部和西部，Mixcoac和圣·安赫尔很快成为了日益增长的大都市。根据1921年人口普查，全市人口的54.78%，是印欧混血种人（土著人与欧洲人混合），22.79%是欧洲人，18.74%是土著人。当时，墨西哥城不到一百万居民。
墨西哥城大都市区每年的增长速度比墨西哥其它大型城市人口密集的地带低得多，这种现象可能由于这里非集中化的环境政策。联邦区1995年到2000年的净迁移率是负数。其中具有代表的是来自墨西哥不同地区的土著居民移民，约该市占18.74%的人口，他们为找更好的就业机会来到首都。纳瓦特尔语、乙巳语、米斯特克语、萨波特克语和吗咋哈利语是墨西哥城使用最多的几种土著语言。
历史上自新西班牙时代以来，许多菲律宾人在城市定居，并已融入了墨西哥社会。虽然没有官方数据，但在每个社区的人口估计数据是相当显着。墨西哥城是美国以外最大的美国人聚居地。目前估计约有60万美国人生活在墨西哥城，而美国领事事务局在1999年估计，超过44万的美国人居住在墨西哥城大都市区。
该比例在过去几十年已有所下降，但仍高于全国比例。不过许多其它的宗教哲学也在该市盛行：许多不同类型的新教团体和犹太人社区、佛教伊斯兰教和其它精神哲学团体，以及越来越多的无神论者。墨西哥城专电：墨西哥公布人口普查结果2009年6月22日专电特派记者张金江报道：据此间日前公布，墨西哥进行了第12次全国人口普查。
据公布，墨西哥这次普查的人口数比1990年增加了1620万。从1990年到2000年10年间，墨西哥平均每年新生人口240万；每年死亡42万；移民国外30万；年均人口增长率不到1.9%，比1990年有所下降。城市人口占74.7%，农村人口占25.3%。城市人口比1990增加2.7个百分点。
在全国人口中，男姓4740万，女性5000万。女性与男性之比为100比95。在墨西哥32个州级行政区中，墨西哥州人口最多，为1310万；其次为墨西哥联邦区，人口为859.1万。联邦区加卫星城组成的首都墨西哥城的人口共1820万。据公布，墨西哥这次人口普查耗资29.02亿比索（约合2.9亿美元），人均29.8比索。