จากการสำมะโนประชากรในปี พ.ศ. 2548 โอซากะมีผู้อยู่อาศัย 2,628,811 คน เพิ่มขึ้นจากปี พ.ศ. 2543 จำนวน 30,037 คน คิดเป็นร้อยละ 1.2 แบ่งเป็น 1,280,325 ครัวเรือน หรือประมาณครัวเรือนละ 2.1 คน ความหนาแน่นประชากรอยู่ที่ 11,836 คนต่อตารางกิโมตร โดยเหตุการณ์แผ่นดินไหวครั้งใหญ่คันโต พ.ศ. 2466 ทำให้ประชาชนชาวญี่ปุ่นอพยพมาอยู่โอซากะจำนวนมากในช่วงระหว่างปี พ.ศ. 2463-2473 จนกระทั่งในปี พ.ศ. 2473 เมืองมีประชากร 2,453,573 คน กลายเป็นเมืองที่ใหญ่ที่สุดในญี่ปุ่นแซงหน้าโตเกียวที่มีประชากร 2,070,913 คนในขณะนั้น และในปี พ.ศ. 2483 โอซากะมีประชากรสูงที่สุดเป็นประวัติการณ์ที่ 3,252,340 คน ส่วนช่วงหลังสงคราม นครโอซากะมีประชากรสูงสุดที่ 3,156,222 คน ในปี พ.ศ. 2508 และค่อย ๆ ลดลงไปเนื่องจากประชาชนเริ่มทยอยย้ายออกไปอยู่ตามเขตชานเมือง