Ulan Bator hadde i april 2010 1 118 800 innbyggere, omtrent en tredjedel av Mongolias totale befolkning, fordelt utover et areal på 4704,4 kvadratkilometer, hvilket gir en befolkningstetthet på 238 innbyggere per kvadratkilometer. Til sammenligning har Oslo en befolkningstetthet på 1300 innb./km². Befolkningen er konsentrert i distriktene Bajanzurkh og Songinokhairkhan, med henholdsvis 235 200 og 232 300 innbyggere i 2008. I 2008 utgjorde innbyggere under 16 år 28 % av befolkningen, folk i arbeidsfør alder 65,4 %, og innbyggere i pensjonsalder 6,6 %.