太原市各縣區中，除婁煩人口減少1.46萬外，其餘人口均增加，特別是南部兩區：小店區和晉源區的人口增幅分別達到了68.7%和42.9%，增幅居全省前二。普查後，太原市區常住人口達到453萬。

大同市由於區劃調整，平城區、雲岡區等區人口增減量僅供參考。不過大同主城二區人口總體上增加了約16萬人，達到近180萬人。屬縣中人口降幅最大的是渾源縣和陽高縣，降幅均在30%左右。普查後，大同有6個區縣的常住人口低於20萬。

朔州市區（朔城區）人口增加了近6萬人，唯一的縣級市懷仁市的人口也增加了2.2萬人。其餘屬縣人口均出現了減少，降幅最大的是平魯區，降幅達27.3%。

忻州市各縣區中僅忻府區人口微增3.2萬人，增幅5.9%，達到57.7萬人。屬縣人口全部減少。其中五臺縣（含五臺山景區）、靜樂縣、神池縣、偏關縣的人口降幅在20%以上。唯一的縣級市原平市的人口降幅也達到了15.7%。

呂梁是人口變化比較大的一個地區。離石區人口暴增13.6萬，增幅高達42.55%，增幅居全省第三，除太原外十個地市中居第一，常住人口達到45.64萬。總人口由六普時的全市第六，躥升至全市第二。連超文水、臨縣、柳林、汾陽四個縣市。除離石外，交城縣和孝義市的人口也出現了增加。其中交城縣人口增幅達24.92%，是全省縣和縣級市中人口增幅最高的一個。興縣和臨縣是全市人口降幅最大的兩個縣，降幅均超過了30%。

晉中市人口增量集中在榆次區、太谷區和介休市。其中市區人口增量超過29萬，介休市微增2.56萬。屬縣人口全部減少。

陽泉人口普降，僅城區增加了3.3萬。融城區範圍內的礦區、郊區、平定縣人口全部下降。盂縣的人口也跌破30萬，降至28.1萬。

臨汾市是人口減少最多的地市之一。全市17個縣區中，僅堯都區和侯馬市的人口有所增加，但增量均只有1萬多人。普查後，全市人口不足10萬的人口小縣增加至8個，其中永和縣人口僅4.99萬人，大寧縣人口勉強過5萬，為5.22萬人。

晉城市的人口增量也是集中在市區，城區人口增加了9.77萬人，增幅為20.5%。人口降幅最大的郊縣是環繞城區的澤州縣，降幅達14.3%。

運城市也是人口降幅較大的地市。十年時間，全市人口減少了36萬人，由513.48萬降至477.45萬。各區縣中，僅鹽湖區人口有所增加，且增幅較大，達到36.5%。屬縣中，人口降幅較大的有平陸縣、絳縣、夏縣和萬榮縣。兩個縣級市中，河津市人口降幅較小，僅減少了2966人。永濟市人口降幅超過10個百分點，達到11.2%。

普查後，全省11個地市中，除呂梁外其餘10市主城區（不含縣改區及新榮區）常住人口均超過50萬。其中省會太原城區人口達到453萬，在省內屬於一城獨大。第二大城市大同城區人口179萬，較其他地市有明顯的領先優勢。臨汾、運城、晉中、長治（預計90萬左右）城區的人口規模接近。曾經的山西省第三大城市陽泉有些落寂，近20年中，市區（城區 礦區 郊區）人口只增加了約8萬人，七普資料為73萬人。忻州、朔州、晉城、呂梁四市城區人口接近，都在50萬左右，不過晉城和呂梁市區的城鎮化率更高
根據第七次全國人口普查結果，山西省常住人口為3491.56萬人，在我國省級行政區中排名第18位，與2010年第六次全國人口普查時的排名一致，十年前排名第18位，十年後還排名第18位。
但是，排名不能說明一切，事實是：與2010年相比，十年間山西省減少了79.65萬人，是全國人口減少數量第四多的省份，僅次於黑龍江省、吉林省、遼寧省，山西省也是全國僅有的六個人口負增長的省份之一，在全國範圍內都在搶人的大背景下，山西省淪為了背景板。

與2010年相比，山西省的常住人口數量被貴州省反超，2010年時山西省比貴州省多100萬人，2020年時貴州省比山西省多360萬人，人口的增減變化，也大致與兩省近十年的經濟發展趨勢相符。不過，兩省也有共同點，那就是十年裡晉、黔兩省攜手共同超越了黑龍江省。
2010年山西省常住人口3571.21萬人，佔大陸總人口的2.67%；
2020年山西省常住人口3491.56萬人，佔大陸總人口的2.47%。
從近幾年的人口出生率來看，2016年全面開放二胎，山西省人口出生率為10.29‰，2017年升至11.06‰，2018年降為9.63‰，2019年再降為9.12‰，人口出生率始終比較低，2019年山西省的人口出生率在大陸31個省市區僅排名第22位，遠低於全國平均水平（10.48‰），人口自然增長極為不樂觀。

各城市人口變化
1、太原2020年常住人口達到530.41萬人，與2010年相比，十年增加了110.25萬人，正式成為山西省第一人口大市，人口增量超過了全省的人口增量。作為一個沒有進行明顯“強省會”操作的省會城市，太原如此的人口增量的確是很讓人意外，希望太原的經濟增長也能如人口增長一般創造驚喜吧，畢竟現在太原的經濟發展的確是有些不夠看的。
2、運城、臨汾、呂梁三市十年人口減少數量均介於30—40萬人，常住人口均大幅減少，依次排名第二至第四。三市之中，人口相對最少的呂梁常住人口為339.84萬人，僅比排名第五的晉中市多了不到2萬人，未來被晉中反超的機率極大，但是呂梁目前的經濟發展比晉中有優勢，未來還是有機會擴大領先優勢的。
3、晉中2020年常住人口為337.95萬人，與2010年相比增加了13.01萬人，同時反超了長治、大同兩大城市，同時以微弱劣勢屈居於呂梁之後，未來幾年人口、GDP雙雙超越呂梁，是一個大機率事件，畢竟晉中的地理位置和區位優勢都要優於呂梁，與太原的融合也可以讓晉中在經濟發展中近水樓臺先得月。

4、忻州、晉城、朔州、陽泉四市的排名，與2010年一致，但忻州市人口減幅為全省最大。
5、2010—2020年十年間，山西省人口增幅為-2.23%，全省僅有太原、晉中兩市實現了常住人口正增長，其餘9個城市的常住人口均為負增長，且人口減幅均甚於全省平均增幅，山西省的人口增長大面積淪陷，其中：
忻州十年人口增速為-12.32%、呂梁十年人口增速為-8.82%、臨汾十年人口增速為7.88%，是山西省人口減幅最多的三個城市。
（一）常住人口。全省常住人口為34915616人，比2010年（第六次全國人口普查資料，下同）減少2.23%，年平均減少0.23%。我省常住人口總量減少，主要受人口流動變化等因素影響。
（二）戶別人口。全省共有家庭戶12746142戶，家庭戶人口為 32138952人；集體戶638609 戶，集體戶人口為 2776664人。平均每個家庭戶的人口為2.52人，比2010年的3.24人減少0.72人。家庭戶規模繼續縮小，主要原因是住房條件改善年輕人婚後獨立居住和人口流動活躍帶來家庭結構變動等。
從人口分佈上看，全省11個市中，太原市常住人口5304061人，居全省第一，比2010年增加1102470人，增長26.24%；佔全省人口比重為15.19%，比2010年的11.77%提高3.42個百分點。
其餘各市常住人口從高到低排序依次為：運城市4774508人、臨汾市3976481人、呂梁市3398431人、晉中市3379498人、長治市3180884人、大同市3105591人、忻州市2689668人、晉城市2194545人、朔州市1593444人、陽泉市1318505人。
經濟越發達人口越聚集，山西太原榆次人口增長增長較快，其他市人口減少說明向外輸出人數增加。
太原市 431.87萬人
2、大同市 340.64萬人
3、陽泉市 139.83萬人
4、長治市 342.04萬人
5、晉城市 231.50萬人
6、朔州市 176.22萬人
7、晉中市 333.57萬人
8、運城市 527.53萬人
9、忻州市 314.13萬人
10、臨汾市 443.57萬人
11、呂梁市 383.22萬人