Den første folketellingen var i 1665 og før den tid er tallene usikre. I 1528 var det 389 gårder i Gudbrandsdalen (med 510 familier) og i 1578 430 gårder med 595 familier, i tillegg var det en del husmenn. Dette anslås å representere et folketall på rundt 6000 i tiden etter reformasjonen, før Svartedauden var folketallet trolig noe høyere. Midt på 1800-tallet gikk folketallet i dalen sterkt ned på grunn av utvandring til Nord-Amerika og i noen bygder tok det nær 100 år før folketallet hadde nådd høydepunktet fra 1800-tallet. Rundt år 1000 var bosetningsmønsteret og bygdene i dalen etablert slik det er kjent i moderne tid. Anslagsvis halvparten eller opp mot ¾ av befolkning døde under Svartedauden i 1349-1350. Noen av sidedalene som Venabygd og Skåbu ble trolig lagt helt øde og var uten befolkning 100-200 år etter. Svartedauden førte til sterk sosial utjevning blant annet fordi det var mangel på folk til å drive gårdene slik at jordleien falt. Mangel på prester og redusert folketall førte til at kirkene forfalt. I første del av 1600-tallet var folketallet på samme nivå som før 1350.