Yıldırım’ın nüfusu 2022 nüfus sayımına göre 655 bin 856. İlçe dışardan yoğun göç almaktadır. İlçede nüfus olarak Artvin, Posof, Ardahan ve Karslılar yoğun olarak yaşamaktadır. Ayrıca yurtdışından Gümülcine, Kırcaali’den gelen birçok Türk de Yıldırım'a yerleşmiştir. Yıllara göre Yıldırım’ın nüfus verileri şöyle:
- Yıl Nüfus
- 1990 325.159
- 2000 480.266
- 2007 575.450
- 2008 593.768
- 2009 603.100
- 2010 617.699
- 2011 626.669
- 2012 631.482
- 2013 637.888
- 2014 640.746
- 2015 643.681
- 2016 649.731
- 2017 647.520
- 2018 653.004
- 2019 657.994
- 2020 657.176
- 2021 653.307
- 2022 655.856
