Au niveau national, l'âge moyen des femmes est plus élevé que celui des hommes. En effet, la population féminine a en moyenne 40.1 ans alors que la population masculine a un âge moyen de 38.6 ans. L'âge moyen de la population totale est de 39.4 ans au 1er janvier 2018. La tendance européenne montre un vieillissement de la population. Au Luxembourg, la structure de la population reste relativement jeune, comparée à celle de l'UE-28 et des pays voisins. Cela est notamment dû à la population immigrée qui « rajeunit » la population luxembourgeoise. En effet, avec 41.6 ans, les Luxembourgeois sont en moyenne plus âgés que les personnes étrangères (37.0 ans). La population immigrée est majoritairement composée de personnes jeunes en âge de travailler.

En ce qui concerne les Belges, on note également des divergences importantes selon les communes, avec une répartition géographique très spécifique. En termes relatifs, les Belges sont les plus présents dans les communes se situant à la frontière de la Belgique, comme Winseler (23.9% de la population communale), Weiswampach (18.7%) ou Ell (16.7%). Avec 3.9%, la part des Belges dans la population de la Ville de Luxembourg ne se situe que légèrement au-dessus de la moyenne nationale. Cependant, en termes absolus, ils sont les plus nombreux dans la capitale (4 525, soit un peu plus d'un cinquième des Belges vivant au Luxembourg). En tendance, plus en s'éloigne géographiquement de la Belgique, plus la proportion des Belges dans les communes est faible. Ainsi, les Belges sont très peu présents le long des frontières allemande et française et au centre-nord du pays. Les parts les plus faibles peuvent être observées à Bettendorf (0.7 %), Schifflange (0.9 %) et Dudelange (0.9 %).

Les ressortissants des pays asiatiques et de l'Océanie se concentrent également en grande partie dans la Ville de Luxembourg et dans ses alentours. Les parts dans la population totale sont les plus élevées à Strassen, Bertrange et Luxembourg avec respectivement 5.0, 4.4 et 4.2%. En outre, il est assez intéressant de voir qu'au nord et nord-est du pays certaines communes présentent également des parts d'Asiatiques et de ressortissants de l'Océanie assez prononcées : Esch-sur-Sûre, Diekirch, Berdorf, Bourscheid et Beaufort avec des pourcentages compris entre 2.3% et 3.5%. Par contre, peu de ressortissants d'Asie et d'Océanie résident dans les communes longeant la frontière belge et la Moselle.

Au Grand-Duché de Luxembourg, 53.4% de la population est née sur le territoire luxembourgeois alors que 46.6% sont nées en dehors des frontières du pays. Comparé à la part d'étrangers dans la population totale (47.9%), la part de personnes nées à l'étranger est très sensiblement plus basse. Ceci s'explique par la part importante d'étrangers de l'UE-28, en partie nés au Luxembourg, qui jouissent des droits spécifiques des citoyens communautaires et qui n'ont pas nécessairement besoin de la nationalité luxembourgeoise. La part élevée de résidents nés à l'étranger s'explique par la forte immigration à destination du Grand-Duché de Luxembourg. Il est intéressant de constater que généralement il y a une corrélation entre le pays de naissance et l'âge. En moyenne, on note que pour les étrangers âgés de 20 ans et plus, le pays de naissance est, en règle générale, leur pays d'origine, mais moins souvent le Luxembourg ou un autre pays. En revanche, en-dessous de l'âge de 20 ans, le pays de naissance des étrangers est de plus en plus souvent le Luxembourg. Cette observation ne peut pas être généralisée à toutes les communautés étrangères, mais il s'agit d'une simple tendance. De plus, cette tendance n'est pas nécessairement linéaire. Il peut y avoir des «sauts», pour des raisons diverses.

Les résidents français ne se répartissent pas non plus de manière égale à travers le pays. En effet, ils se concentrent principalement aux alentours de l'agglomération de la Ville de Luxembourg. Ainsi, le pourcentage de Français est le plus élevé à Luxembourg-Ville avec 17.3% de la population totale (représentant 43.8% de l'ensemble des Français habitant au Grand-Duché), à Strassen (14.3%) et à Hesperange (14.2%). De manière générale, plus en s'éloigne de la capitale, plus la part des Français est faible. Ainsi, la communauté française est très peu représentée dans la moitié nord du pays. Les taux sont particulièrement réduits dans les communes voisines des frontières belge et allemande. Les parts les plus faibles s'observent dans la commune de Bettendorf (0.6%) et dans celles de Wahl et Parc Hosingen (1.1 %). En termes absolus, c'est à Luxembourg-Ville que les Français sont les plus nombreux (20 079). Suivent les communes d'Hesperange (2 166) et d'Esch-Alzette (1 818).

D'un point de vue morphologique (densité et continuité du bâti) et fonctionnel (proportion de pendulaires travaillant dans l'agglomération), le Grand-Duché de Luxembourg comporte trois grands pôles urbains, à savoir l'agglomération monocentrique de la Ville de Luxembourg et les deux agglomérations polycentriques : l'une au sud dans l'ancien bassin minier (englobant les villes d'Esch-sur-Alzette, Differdange et Dudelange) et l'autre au nord, la « Nordstad » (englobant les villes et communes de Bettendorf, Diekirch, Erpeldange-sur-Sûre, Ettelbruck, Schieren et Colmar-Berg).

Au 1er janvier 2018, la population totale du Grand-Duché de Luxembourg a dépassé le seuil de 600 000 habitants. En effet, 602 005 personnes ont été comptées au début de cette année dans le Registre National des Personnes Physiques (RNPP). Les cantons Luxembourg et Esch sont les cantons les plus peuplés, avec respectivement 182 607 et 176 820 habitants. Ils concentrent à eux-seuls environ 60 % de la population nationale. Les autres dix cantons sont beaucoup moins fortement habités avec des parts de la population totale variant entre 8.00 % à Capellen et 0.86 % à Vianden.

Au niveau national, la proportion de femmes (49.7%) est légèrement inférieure à celle des hommes (50.3%). La part des femmes dans la population luxembourgeoise a longtemps été supérieure à celle des hommes. Lors du recensement de la population, des bâtiments et logements de l'année 1981, les femmes représentaient encore 51.2 % de la population nationale. C'est en 2014 que la proportion des hommes a dépassé celle des femmes. La part des hommes est donc en croissance continue depuis plusieurs décennies, ce qui peut s'expliquer par le surplus d'immigrés masculins. En 2017 par exemple, 53.8 % des nouveaux arrivants étaient des hommes contre 46.2 % de femmes.

Du point de vue administratif, la commune représente la plus petite subdivision territoriale du pays. Tout comme les cantons, les communes datent du découpage administratif mis en place lors de l'annexion du Luxembourg par les Français en 1795. Alors que le nombre et la configuration des cantons sont restés inchangés depuis leur création, les communes ont connu de nombreuses modifications. Au fil du temps, les communes ont vu changer leur nombre par des scissions et des fusions. La carte montre l'historique des fusions communales depuis 1920. Lors des 17 fusions, 45 communes ont été regroupées dans de nouvelles subdivisions administratives.

Entre 1981 et 2018, la population du Grand-Duché de Luxembourg a augmenté d'environ 65 %, en passant de 364 597 à 602 005 habitants. La croissance démographique du Luxembourg est surtout due à l'immigration, vu que le solde naturel est relativement faible.