चेन्नई के वासी को अंग्रेज़ी में चेन्नैयाइट और हिन्दी में प्रायः मद्रासी कह दिया जाता है। २००१ में भारत की जनगणना के अनुसार चेन्नई शहर की जनसंख्या ४३.४ लाख थी जबकि कुल महानगरीय जनसंख्या ७०.४ लाख थी। २००६ की अनुमानित महानगरीय जनसंख्या ४५ लाख आयी है। २००१ में शहर का जनसंख्या घनत्व २४,६८२ वर्ग कि॰मी॰ (६३,९२६ प्रति वर्ग मील) था, जबकि महानगरीय क्षेत्र का घनत्व ५,९२२ प्रति वर्ग कि॰मी॰ था, जिससे यह विश्व के सर्वोच्च जनसंख्या वाले शहरों में गिना जाने लगा। यहां का लिंग अनुपात ९५१ स्त्रियां/१००० पुरुष है, जो राष्ट्रीय औसत ९४४ से कुछ अधिक ही है। शहर की औसत साक्षरता दर ८०.१४% है, जो राष्ट्रीय औसत दर ६४.५% से कहीं अधिक है। नगर में झुग्गी-झोंपड़ी निवासियों की जनसंख्या भारत के अन्य महानगरों के मुकाबले चौथे स्थान पर आती है, जिसमें ८,२०,००० लोग (कुल जनसंख्या का १८.६%) लोग हैं। यह संख्या भारत की कुल जनसंख्या का ५% है। २००५ में शहर में अपराध दर ३१३.३ प्रति १ लाख व्यक्ति थी, जो भारत के सभी प्रधान शहरों में हुए अपराधों का ६.२% है। ये आंकड़े २००४ से ६१.८% बढ़े हैं।

चेन्नई में तमिल लोग बहुसंख्यक हैं। यहां की मुख्य भाषा तमिल ही है। व्यापार, शिक्षा और अन्य अधिकारी वर्ग के व्यवसायों एवं नौकरियों में अंग्रेज़ी मुख्यता से बोली जाती है। इनके अलावा कम किंतु गणनीय संख्या तेलुगु तथा मलयाली लोगों की भी है। चेन्नई में तमिल नाडु के अन्य भागों व भारत के सभी भागों से आये लोगों की भी अच्छी संख्या है। २००१ के आंकड़ों के अनुसार शहर के ९,३७,००० प्रवासियों (चेन्नई की कुल जनसंख्या का २१.५७%) में से; ७४.५% राज्य के अन्य भागों से आये थे, २३.८% देश के अन्य भागों से तथा १.७% विदेशियों की जनसंख्या थी।
कुल जनसंख्या में ८२.२७% हिन्दू, ८.३७% मुस्लिम, ७.६३% ईसाई और १.०५% जैन हैं।

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