Κατά τον πρώτο αιώνα της ιστορίας της, ο πληθυσμός της πόλης αυξανόταν με ταχύτατους ρυθμούς. Το 1850 το Σικάγο αριθμούσε 30.000 κατοίκους ενώ 40 χρόνια αργότερα, το 1890, αριθμούσε πάνω από 1 εκατομμύριο. Προς το τέλος του 19ου αιώνα το Σικάγο ήταν η πέμπτη μεγαλύτερη πόλη του κόσμου και η μεγαλύτερη από τις πόλεις εκείνες που δεν υπήρχαν καν στην αρχή του 19ου αιώνα. Μέσα σε 50 χρόνια από τη Μεγάλη Φωτιά του Σικάγου το 1871, ο πληθυσμός είχε τριπλασιαστεί και είχε ξεπεράσει τα 3 εκατομμύρια.

Σύμφωνα με την απογραφή του 2000, στο Σικάγο ζουν 2.896.016 άτομα που αντιστοιχούν σε 1.061.928 νοικοκυριά ή αντίστοιχα 632.909 οικογένειες. Περισσότερος από το μισό πληθυσμό της πολιτείας του Ιλινόι ζει στη μητροπολιτική περιοχή του Σικάγου. Η πληθυσμιακή πυκνότητα της πόλης είναι 4,923 άτομα ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο, καθιστώντας την μια από τις πιο πυκνοκατοικημένες πόλεις της Αμερικής. Σύμφωνα πάντα με την ίδια απογραφή, υπήρχαν 1.152.868 κατοικίες με μια μέση πυκνότητα 1.960 κατοικιών ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο. Από τα 1.061.928 νοικοκυριά, το 28.9% είχαν παιδιά κάτω των 18 ετών που έμεναν με τους γονείς τους, το 35,1% ήταν παντρεμένα ζευγάρια, το 18,9% ήταν νοικοκυριά με τουλάχιστον μια γυναίκα αλλά χωρίς σύζυγο και το 40,4% δεν ήταν καν οικογένειες (π.χ. φοιτητές, νέοι εργαζόμενοι κτλ.).

Η πόλη είναι πολυεθνική. Τα 2/5 περίπου είναι Αφροαμερικανοί, το 1/3 Λευκοί, 1/4 Ισπανόφωνοι και 1/20 Ασιάτες. Υπάρχουν ακόμα πολλές άλλες εθνότητες σε μικρότερους αριθμούς. Οι κυριότερες από αυτές είναι οι Ιρλανδοί, οι Γερμανοί, οι Ιταλοί, οι Πολωνοί, οι Έλληνες, οι Κινέζοι, οι Μεξικάνοι, οι Σέρβοι και οι Πορτορικανοί. Οι Πολωνοί του Σικάγου αποτελούν το μεγαλύτερο συγκεντρωμένο πολωνικό πληθυσμό μετά τη Βαρσοβία, την πρωτεύουσα της Πολωνίας.

Η ελληνική κοινότητα της πόλης απλώθηκε κυρίως κατά μήκος της οδού Χάλστεντ (Halsted street) δυτικά από το κέντρο της πόλης. Από το 1960 και έπειτα η κοινότητα διασκορπίστηκε σε άλλες γειτονιές της πόλης αλλά και σε προάστια. Αιτία της διασποράς αυτής αποτέλεσε η χάραξη των αυτοκινητοδρόμων I-290 και I-90 που ουσιαστικά διαμέλισαν την Ελληνική γειτονιά. Επίσης η βελτίωση του βιοτικού επιπέδου οδήγησε τους Έλληνες μετανάστες σε αναζήτηση καλύτερων και μεγαλύτερων κατοικιών στα προάστια. Σήμερα κατά μήκος της οδού Χάλστεντ βρίσκονται τα κυριότερα ελληνικά εστιατόρια του Σικάγου καθώς και λίγα καταστήματα Ελληνικών προϊόντων.

Από την δεκαετία του 1920 το Πανεπιστήμιο του Σικάγου χώρισε την πόλη σε 75 κοινότητες (γειτονιές με κατοίκους όμοιας συνήθως φυλετικής προελεύσεως) για λόγους αστικού σχεδιασμού, χωρισμός που υφίσταται και σήμερα με την προσθήκη 2 ακόμα κοινοτήτων στη διάρκεια των χρόνων που μεσολάβησαν.