По всеукраинской переписи населения 2001 г. в Одессе проживало 1,029,049 постоянных жителей. Из них — 480,341 мужчин (47 %) и 548,708 женщин (53 %). Одесса — традиционно многонациональный город. Здесь проживали представители десятков национальностей. Первоначальными поселенцами Одессы были греки, итальянцы, албанцы. Наиболее многочисленной этнической группой в Одессе были русские (49 % населения в конце XIX века).

В городе существовала большая еврейская община. Согласно переписи населения 1892 года в Одессе проживали 112 тыс., или 32,9 % евреев по отношению ко всему населению города (341 тыс. жителей). После того как в 1970-е годы Советские власти разрешили евреям эмигрировать в Израиль, количество евреев в городе значительно уменьшилось.

Существует одна интересная особенность численности населения в городе. Это колебания, связанные с наступлением и окончанием курортного сезона. По этому поводу одесситы шутливо отмечают, что в Одессе празднуют два дня освобождения города: 10 апреля — от фашистких оккупантов, и 1 сентября — от отдыхающих.

Одесса — самый крупный морской порт Украины, транспортирующий зерно, сахар, уголь, нефтепродукты, цемент, металлы, джут, древесину, продукцию машиностроительной промышленности. База военно-морского (в прошлом) и рыболовного флота. Крупный железнодорожный центр. Основные отрасли промышленности — обработка нефти, машиностроение, металлообработка, легкая, пищевая, деревообрабатывающая, сельскохозяйственная и химическая промышленность.

Ещё одной своеобразной «достопримечательностью» Одессы является «промышленно-вещевой рынок 7-й километр» (официальное название «Авангард»), являющийся самым крупным в Восточной Европе торговым комплексом подобного рода.

В Одессе располагается ряд научных институтов и лабораторий, в том числе старейший научно-исследовательский институт в системе высшего образования Украины — Научно-исследовательский институт физики Одесского национального университета имени И. И. Мечникова.

Большую площадь над самым берегом моря занимает Ботанический сад Одесского национального университета имени И. И. Мечникова.

В Одессе расположены следующие научные организации. Медицинские: НИИ глазных болезней и тканевой терапии им. В. П. Филатова — крупнейший в бывшем СССР офтальмологический центр (здесь работали В. П. Филатов, С. Н. Фёдоров, Пучковская); НИИ стоматологии АМН Украины — крупный стоматологический центр; НИИ курортологии; Украинский научно-исследовательский противочумный институт им. И. И. Мечникова. Естественно-научные: Физико-химический институт им. Богатского НАН Украины — центр исследования редкоземельных элементов; Инженерно-технологический институт «Биотехника» ААН Украины — крупнейший в бывшем СССР центр по разработке и производству оборудования для биологической защиты растений.

Кроме того в городе существуют десятки НИИ, научных центров, проектных организаций.