武威境内有人类活动的历史很早。早在四、五千年前，这里就有戎、崔、月氏、乌孙等北方民族聚族而居。据《汉书·地理志》记载，武帝时，武威郡共有17581户，76419人。东汉时灾害频繁，武威郡人口随之下降，据《续汉书·郡国志》载，武威郡户减至10042，口减至32226人。至唐时，武威社会安定，经济繁荣，人口大幅度增长，《旧唐书地理志》载，唐天宝时，武威郡己达22462户，120281人。明朝统一全国后，采取大规模移民、屯田的政策，充实边防，全国人口逐渐回升。明洪武、永乐年问，武威人口发展到9112户，49538人。清朝，经过康乾盛世，武威人口较明时有很大发展，至乾隆年间，武威共有64607户，372323人。民国时期，人口基本处于“高出生、高死亡、低增长”的状态。1946年后，随着解放战争的节节胜利，人口开始逐渐回升，并趋于稳定。到1949年，武威人口达到87万人。

建国后，武威人口进入一个新的历史发展阶段。总人口由1949年的87万人发展到2010年的181.66万人。期间，人口发展大致经历了六个阶段：1950年—1957年，是第一个人口迅速增长阶段。8年间，净增人口22.727万人，增长26.57%，形成了第一个人口增长高峰。1958—1963年，是本市人口发展的低谷阶段。由于连续三年的自然灾害，本市死亡人口、外流人口的比例增大，到1961年底，全市总人口比1957年减少96585人，形成了建国以来人口发展史上的第一个“低谷”。1964一1973年，是本市人口增长的第二个高峰阶段。10年间，全市净增人口36.16万，增长27.57％，年均增加36158人。1974一1988年，是本市人口稳定增长阶段。这一阶段，由于广泛开展计划生育，大力控制人口增长，全市人口增长过快的势头得到初步遏制，人口增长速度明显放慢，到1988年，总人口达160.90万人。1989年—2002年，为人口过快增长得到有效遏制阶段。这一阶段由于《甘肃省计划生育条例》出台，计划生育政策进一步得到贯彻落实，人口过快增长得到有效遏制，2003年，全市人口出生率首次降到10‰以内(9.16‰)，至此，我市人口进入了低生育水平发展阶段。

2010年“六普”全市常住人口181.66万人，其中，城镇人口65.25万人，乡村人口116.39万人，聚居着汉、藏、回、蒙等38个民族。

2016年，为完善人口发展战略，促进人口长期均衡发展，国家全面实施一对夫妇可生育两个孩子的政策，我市积极推进全面两孩与相关配套政策有效衔接，严格落实女职工生育假、护理假和生育保险等政策，保障生育群众合法权益，健全完善母婴设施，创建二级甲等妇幼保健机构、母婴友好医院、助产机构三级产科各1家，助产机构二级产科10家，产前筛查机构10家，爱婴医院11家，在人口集聚公共场所设置“母婴休息室”，为生育群众提供高质量保健服务。

2020年，根据《全国人口普查条例》武威市开展了第七次人口普查工作，截止2020年11月1日零时全市常住人口为1464955人，同2010年第六次全国人口普查相比，减少了350099人，年平均增长率为-2.12%。全市共有家庭户529119户，集体户16151户。家庭户人口为1383397人，集体户人口为81558人。平均每个家庭户的人口为2.61人。全市常住人口中，男性人口为740306人，占50.53%；女性人口为724649人，占49.47%，常住人口性别比（以女性为100，男性对女性的比例）102.16。