Luxembourg har 666 430 innbyggere (2023). I 2023 økte folketallet med 2,0 prosent. Netto innvandring utgjorde 44 prosent av den samlede befolkningsøkningen i 2023. I perioden 2013–2023 økte antall innbyggere med 22,64 prosent. I denne prosentandelen er innvandring inkludert.

Forventet levealder ved fødsel er for kvinner 85,8 år og for menn 80,7 år. Fødsels- og dødsratene er på henholdsvis 11,6 og 7,2 per 1000 innbyggere. Hver kvinne får i gjennomsnitt 1,63 barn. Spedbarnsdødeligheten er 3,2 per 1000 levendefødte. (Alle data 2023).

Befolkningstettheten er på 258,9 personer per kvadratkilometer (2023), men er ujevnt fordelt. Bosetningen er tettest omkring hovedstaden, i industriområdene helt i sør og i jordbruksområdene i Gutland. 92,1 prosent av befolkningen bor i urbane strøk (2023). De største byene er hovedstaden Luxembourg, Esch-sur-Alzette, Dudelange og Schifflange.