A lo largo de los siglos la población de Atenas ha evolucionado de una forma altamente irregular. Tras ser una de las ciudades más importantes de la Antigüedad, durante el período bizantino entró en una decadencia que se acentuó durante el dominio otomano. Tras ser proclamada capital del Estado griego independiente en 1834, la población ha crecido rápidamente, gracias en gran medida a las oleadas de refugiados y de éxodo rural; en los últimos años también han aumentado los inmigrantes de países cercanos como Albania. Actualmente Atenas concentra más de un tercio de la población total de Grecia.

Según el censo de 2001, la población de Atenas era de 745.514 habitantes, y la población del área metropolitana, 3,7 millones. Sin embargo, se cree que la población total es mayor. Se cree que algunos residentes en Atenas con origen en otras poblaciones griegas, se registran en su lugar natal al realizar el censo; asimismo, existe una población de inmigrantes que no está cuantificada.