Năm 2010, dân số trung bình của huyện Từ Liêm là 420.000 người, chiếm 8,6% dân số toàn thành phố. Với diện tích tự nhiên 75,23km2, mật độ dân số trung bình là 5.570 người/km2, Từ Liêm là huyện có mật độ dân số cao nhất trong các huyện ngoại thành Hà Nội. Tỷ lệ tăng dân số của Từ Liêm trong những năm gần đây có xu hướng tăng lên: năm 2007 là 5,26%, năm 2009 là 9,2%. Theo số liệu trong bản Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội huyện Từ Liêm đến năm 2020, tầm nhìn 2030:
Về cơ cấu giới tính: dân số của huyện có tỷ lệ nữ tương đối thấp hơn tỷ lệ nam giới, và tương đương cơ cấu của các huyện ngoại thành thành phố nhưng có sự khác biệt so với các huyện nội thành. Tính chung trong toàn huyện dân số nữ chiếm 48,58% và nam chiếm 51,42% theo số liệu năm 2010.
Về cơ cấu tuổi: cơ cấu tuổi của huyện Từ Liêm qua 10 năm (từ 2001 – 2010) đã có sự thay đổi theo xu thế hợp lý, tuy nhiên ở mức độ chậm. Tỷ lệ dân số trẻ (dưới 15 tuổi) giảm từ 23,48% (2001) xuống còn 22,6% (2006) và
60
22,5% (2010). Tỷ lệ dân số trong độ tuổi lao động cũng có sự tăng nhẹ từ 65% năm 2005 lên 65,93% năm 2010.
Về lao động:lực lượng lao động ở Từ Liêm vào thời điểm 2010 là 49,38%, trong đó số người từ 15 tuổi trở lên đang làm việc chiếm 46,74%, số người chưa có việc làm là 6.556 người, chiếm tỷ lệ khoảng 5.35% lao động trong độ tuổi. Tỷ lệ lao động qua đào tạo của huyện khoảng 46,5% tổng số lao động đang làm việc trong nền kinh tế.