По переписи на 12.01.1989 в Гомеле проживало 497,4 тыс. чел. (2-е место среди городов республики). Первые сведения о населении Гомеля относятся к 1775 г., когда в нём проживало 5 тыс. чел. В 1852 г. местечко Гомель стало городом, в 1854 г. к нему присоединён заштатный город Новая Белица. В 1858 г. численность населения достигла почти 14 тыс. чел. После отмены крепостного права (1861 г.) рост населения ускорился. Этому способствовало строительство железных дорог и превращение Гомеля в крупный железнодорожный узел.

По переписи на 09.02.1897 в Гомеле было 36,8 тыс. чел. (6-е место в Белоруссии после Минска, Витебска, Бреста, Могилёва, Гродно). Быстро росло население города в начале 20 в. В 1913 г. оно достигло 104,5 тыс. чел. Во время 1-й мировой войны население города выросло за счёт эвакуированных из западных районов, однако с 1918 г., когда город был оккупирован войсками кайзеровской Германии, оно стало уменьшаться. Уменьшение продолжалось в последующие годы в связи с воен. действиями, стрекопытовским мятежом, разрухой. Но к началу 1920-х годов оно стабилизировалось и стало расти: в 1925 г. превысило 80 тыс. чел., а в начале 1930-х годов - 100 тыс. Сравнительно быстро росло население в годы довоенных пятилеток, по численности населения Гомель стал 3-м городом Беларуси (после Минска, Витебска). Большой урон населению города нанесён немецко-фашистскими захватчиками, в городе и окрестностях гитлеровцы уничтожили 135,8 тыс. чел., в концентрационном лагере на территории города - около 100 тыс. советских военнопленных. После освобождения (на 27.11.1943) в Гомеле оставалось менее 15 тыс. жителей. Довоенного уровня население города достигло лишь в середине 1950-х годов. Гомель стал вторым городом Беларуси после Минска. Наибольший прирост населения отмечался в послевоенные годы (в отдельные годы на 8 - 10 %), затем он несколько уменьшился, но всё же остаётся высоким. Гомель - один из самых быстро растущих городов Белоруссии.