Nel 2020, l'anno della pandemia, a Bologna la popolazione è rimasta stabile e la natalità si mantiene su livelli elevati, con una lieve crescita rispetto al 2019. Una fotografia in controtendenza, quella scattata dal Comune, rispetto ad altre grandi città italiane. Al 31 dicembre 2020 gli abitanti sono infatti 391.412 (-0,1% in un anno, circa 570 persone in meno). Gli over 65 sono un quarto della popolazione (oltre 96.200 persone, di cui 35.321 vivono sole), gli over 80 sono il 9,3% dei residenti (36.555). A Bologna vivono 54.540 minori e risiedono 209.249 famiglie. I nuclei unipersonali sono i più numerosi (110.225, pari a oltre la metà delle famiglie bolognesi; 52,7%).
    Le misure di contenimento hanno determinato una frenata delle dinamiche migratorie. Nonostante questo, la città mantiene la capacità attrattiva con un saldo migratorio positivo per 1.788 abitanti, seppure inferiore alla media del periodo 2015-2019 (+2.845). Negli ultimi anni il numero degli stranieri si è stabilizzato intorno alle 60mila unità. Nel 2020 si registra un modesto decremento (-0,3%). Gli stranieri residenti costituiscono il 15,5% della popolazione e sono soprattutto europei (42,4%) e asiatici (36,6%). La Romania è la più rappresentata con 10.300 residenti.
    Nel 2020 sono nati 2.976 bambini (+9 nati rispetto 2019), nonostante la congiuntura sfavorevole, la natalità è ai livelli di fine anni '70 e lievemente inferiore alla media del quinquennio 2015-2019. C'è stato, ovviamente, un innalzamento della mortalità: sono deceduti 5.338 residenti (+11,8%).
    Durante il lockdown 2020 le cerimonie civili e religiose sono state sospese e poi le misure imposte dalla pandemia hanno comportato molte restrizioni. Sono stati celebrati 652 matrimoni, minimo storico dal 1871: 85 in chiesa e 567 in Comune. Le unioni civili sono state 39, 10 in meno rispetto al 2019.