Theo kết quả tổng điều tra, Hà Đông là quận đông dân thứ 3/30 quận, huyện của TP Hà Nội.

Theo kết quả Tổng điều tra, tổng số hộ trên địa bàn quận tại thời điểm 01/4/2019 là 106.023 hộ; tỷ lệ tăng hộ bình quân giai đoạn 2009-2019 là 5,70%. Tổng dân số toàn quận vào 0 giờ ngày 01/4/2019 là 388.907 người, trong đó nam là 192.230 người, nữ là 196.677 người. Quận Hà Đông là quận đông dân thứ 3/30 quận, huyện của thành phố Hà Nội (sau các quận, huyện: Hoàng Mai, Đông Anh).

Kết quả Tổng điều tra dân số 01/4/2019 cho thấy, sau 10 năm dân số quận Hà Đông tăng thêm 155.771 người, bình quân mỗi năm tăng 15.577 người. Tỷ lệ tăng dân số bình quân mỗi năm trong thời kỳ giữa hai cuộc Tổng điều tra năm 2009 và 2019 là 5,25%. Các địa phương có tỷ lệ tăng dân số bình quân 2009-2019 cao tập trung ở phường có nhiều khu đô thị mới như Phú La, La Khê, Yên Nghĩa, Hà Cầu, Phúc La,  Mộ Lao, Dương Nội.

Kết quả sơ bộ Tổng điều tra dân số và nhà ở năm 2019 cho thấy tỷ số giới tính của dân số quận Hà Đông đã đạt được 97,74 nam/100 nữ, tăng hơn 1,24% so với Tổng điều tra dân số năm 2009.

Mật độ dân số quận Hà Đông tại thời điểm 01/4/2019 là 7.836 người/km². Sau 10 năm tăng thêm 3.225 người/km² (năm 2009 là 4.611 người/km²), mật độ dân số cao tập trung tại các phường nội đô. Một số địa phương có mật độ dân số trên 1 km² cao là: Nguyễn Trãi 28.726 người, Yết Kiêu 28.362 người, Mộ Lao 25.583 người, Phúc La 22.909 người… Trong khi đó một số phường có mật độ dân số trên 1 km² thấp như: Đồng Mai 2.527 người, Biên Giang 3.043 người.