Ifølge den offisielle folketellingen i 2001 hadde Tirunelveli 411 298 innbyggere. Menn utgjorde 49 % av befolkningen, mens kvinner utgjorde 51 %. Byens gjennomsnittlige lesekyndighet var da 78 %, noe som var høyere enn landsgjennomsnittet på 59,5 %. Mannlig lesekyndighet var 83 %, mens 73 % av kvinnene var lesekyndige. 10 % av byens befolkning var barn under 6 års alder. Blant byens styre har Tirunelveli blitt identifisert som en by med skjev fordeling av menn og kvinner; 1024 kvinner for hver 1000. mann. Vekstraten til byens urbane region er 20,22 %.