według Europejskiego Urzędu Statystycznego (Eurostat) – 5 474 482.
Populacja samego miasta stanowi 3,4% populacji Hiszpanii, natomiast populacja całej metropolii stanowi 10,1% wszystkich mieszkańców Hiszpanii – .. Gęstość zaludnienia miasta Barcelony to 15 813 osób na kilometr kwadratowy, natomiast gęstość zaludnienia całej metropolii to 1473 osób na kilometr kwadratowy. Barcelona jest głównym zespołem miejskim megalopolis o liczbie ludności wynoszącej 25 milionów mieszkańców położonego w północno-zachodniej części Morza Śródziemnego.
Ponad 280 tysięcy mieszkańców, co stanowi 17,4% populacji centrum administracyjnego Barcelony, to osoby urodzone poza Hiszpanią. Wśród osób urodzonych w Europie, najwięcej imigrantów pochodzi z Włoch (22 909 osób), Francji (11 922 osób), Rumunii (6 906 osób), Niemiec (6 582 osób) i Wielkiej Brytanii (5 753 osób). Łącznie z Europy pochodzi 87 193 osób, czyli 30,9% wszystkich imigrantów. Z Ameryki (głównie z Ameryki Łacińskiej) pochodzi 39,4% imigrantów. Z pozostałych części świata pochodzi łącznie 29,6% imigrantów.
W 1900 roku Barcelonę zamieszkiwało 533 tys. ludzi. Liczba ta rosła powoli do 1950 roku, kiedy do Barcelony zaczęli przyjeżdżać ludzie z mniej uprzemysłowionych regionów Hiszpanii.