De acordo com o Índice de Desenvolvimento Humano Municipal (IDHM), entre 200 e 2010, a população de Mossoró teve uma taxa média de crescimento anua de 1,97%, registrando em 2010 o total de 259.815 mil habitantes. Na década anterior, de 1991 a 2000, a taxa média de crescimento anual foi de 1,19%.

No Estado, estas taxas foram de 1,01% entre 2000 e 2010 e 1,02% entre 1991 e 2000. No país, foram de 1,01% entre 2000 e 2010 e 1,02% entre 1991 e 2000. Nas últimas duas décadas, a taxa de urbanização crescer -1,00%.

Segundo estimativa do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) divulgada em 2012, Mossoró possui uma população de 266.758 habitantes. O número a coloca como a segunda cidade mais populosa do Rio Grande do norte, atrás da capital do Estado, Natal.