Medine'nin hicret öncesi nüfusu hakkında fazla bilgi bulunmamakla birlikte, bu dönemde şehirde yaklaşık 10-20.000 kişinin yaşadığı tahmin edilmektedir. Hicretten sonra, ilk nüfus sayımı olarak nitelendirilebilecek ensar-muhacir arasında gerçekleştirilen muâhâttan, 1500 müslümanın varlığı anlaşılmakta ve gayri müslim unsurlar buna ilave edildiğinde nüfusun 10.000'i aştığı görülmektedir. Hicretin ardından şehrin nüfusu sürekli olarak artmıştır. Hz. Peygamber'in vefat ettiğinde Medine'de 30.000 sahâbînin bulunduğu kaydedilmektedir. Yahudilerin buradan ayrılmasına rağmen, şehir ve çevresinde 60.000 kişinin yaşadığı tahmin edilmektedir. Medine'nin nüfusu ilk fetihlerden sonra da artmaya devam etmiştir.
Hz. Ömer ve Osman zamanlarında Mescid-i Nebevî'nin ihtiyacı karşılayamamasından dolayı genişletilmesi, nüfus artışının sürdüğünü göstermektedir. İlk İslâm fetihleri sırasında bazı müslümanların fethedilen şehirlere yerleşmeye başlaması ve hilâfet merkezinin nakledilmesi nüfus artışını durdurmuştur. Emevî ve Abbâsîler'in Medine'ye yönelik politikaları, Harre Savaşı gibi şehre önemli kayıplar verdiren olaylar ve kıtlık sebebiyle bazı yıllarda görülen ekonomik sıkıntılar yüzünden şehrin nüfus kaybı artarak sürmüştür. Ayrıca, şehrin dış tehditlere açık olması da nüfusu azaltan diğer bir etkendi. 1502'de sur içindeki ev sayısının 300 civarında verilmesi, Osmanlı öncesi dönemde şehir ve çevresinde 3000-8000 civarında bir nüfusun yaşadığına işaret etmektedir.