考古发现，在新石器时代，桐城境内就有人类聚居。明洪武十六年(1383)，全县有居民10427户，58562人；成化十七年(1481)有9610户，109650人。明末战乱，人口锐减，崇祯四年(1631)，全县仅有10417户，58560人，与洪武十六年的人口数相当。至清顺治二年(1645)，逐渐下降到5010户，25530人。
清初，社会渐趋安定，人口开始回升。顺治十四年(1657)，全县有6123户，33250人。康熙五十年(1711)后，调整丁税征收办法，加强户籍管理，瞒报、漏报户口的状况有所改变，人口记载较为详实。康、雍、乾、嘉时期，经济繁荣，人口自然增长率提高，加上江西、徽州等地移民入境，围湖垦荒，县内人口增长较快。乾隆十八年(1753)，全县有78965户，622655人；乾隆三十年有114758户，850168人。咸丰三年(1853)后，桐城县是太平军与清军作战的重要战场之一，8年战乱，居民大批死伤、流亡，人口锐减。至同治元年(1862)，全县仅存38581户，307648人。战乱结束后，人口又缓慢回升，至民国22年(1933)，全县有157377户，942900人。民国27年，日军侵占桐城，人民颠沛流离，次年，境内居民下降到133268户，754732人。民国29年，部分流亡人口开始回归，人口上升，全县有949485人，其中国民党统治区852111人，日伪控制下的桐东汤家沟等地97374人。民国37年，县内有居民116307户，833889人。翌年2月桐城解放，皖西二地委决定将桐城东、南大部分地区划出析置桐庐县(今枞阳县)，划置后桐城县新辖区有居民474708人。
建国后，社会生活安定，医疗状况逐渐改善，人口出生率升高，死亡率降低，人口增长较快。1949至1970年(除1960年外)是高出生率，低死亡率的高自然增长型。1952至1957年，平均每年人口出生率为27‰左右，自然增长率为14‰左右。其中1954年是解放后第一个生育高峰年，全年出生27442人。1958至1962年由于自然灾害和其他社会因素影响，出生人口减少，死亡率上升，外流、支边及劳务输出等人口增多(其中外流15528人，死亡26170人)。1960年，全县人口自然增长率为负17.9‰。1963至1970年，平均每年人口出生率为44.1‰，自然增长率35.6‰,其中1963年和1968年是县内解放后第二和第三个生育高峰年，全年出生人数分别为26812人、26731人。70年代后期开始，由于计划生育工作加强，人口自然增长得到控制。人口属低出生率、低死亡率、低自然增长型。1979年，杨桥区划属安庆(保留罗岭公社和罗塘公社鲟鱼大队)，共划出9054户，39094人，县内人口相应减少。1987年，全县人口723889人，出生率下降到15.4‰，死亡率下降到6.4‰；自然增长率下降到9‰。
1949至1987年，全县共进行三次人口普查。1953年首次人口普查，全县共540821人，比1949年增加35711人。1964年第二次人口普查，全县455477人(当年7月1日零时人口普查截止时数字，下同)。1982年第三次人口普查，全县692888人，比1964年人口普查数增加237411人。
建国前若干年份人口统计表

1949—1987年人口变动情况表单位：户、人