จำนวนประชาชนในเขตเทศบาลเมืองพะเยา เมื่อวันที่ 31 ธันวาคม พ.ศ. 2560 มี จำนวน 16,974 คน แยกเป็นชาย 7,868 คน หญิง 9,106 คน มีจำนวนบ้าน 8,097 หลังคาเรือน และความหนาแน่นของประชากรเฉลี่ย 1,886 คนต่อตารางกิโลเมตร ประชาชนในเขตเทศบาลเมืองพะเยาส่วนใหญ่นับถือศาสนาพุทธ คิดเป็นร้อยละ 90 มีวัดจำนวน 13 แห่ง และยังมีประชาชนที่นับถือศาสนาอื่นๆ อีก เช่น อิสลาม คริสต์

เทศบาลเมืองพะเยามีพื้นที่ครอบคลุม 2 ตำบล ได้แก่ ตำบลเวียง และตำบลแม่ต๋ำ โดยแต่ละตำบลมีชุมชนและจำนวนประชากร ดังนี้

ตำบลเวียงมีประชากรทั้งหมด 9,415 คน ชาย 4,296 คน หญิง 5,119 คน มี 9 ชุมชน ได้แก่

1. ชุมชนวัดศรีโคมคำ
2. ชุมชนวัดบุญยืน
3. ชุมชนวัดไชยอาวาส
4. ชุมชนวัดหลวงราชสัณฐาน
5. ชุมชนวัดศรีอุโมงค์คำ
6. ชุมชนวัดราชคฤห์
7. ชุมชนวัดหัวข่วงแก้ว
8. ชุมชนวัดลี
9. ชุมชนวัดศรีจอมเรือง

ตำบลแม่ต๋ำมีประชากรทั้งหมด 7,559 คน ชาย 3,572 คน หญิง 3,987 คน มี 5 ชุมชน ได้แก่

1. ชุมชนวัดเมืองชุม
2. ชุมชนวัดภูมินทร์
3. ชุมชนวัดอินทร์ฐาน
4. ชุมชนวัดป่าลานคำ
5. ชุมชนร่มโพธิ์ทอง