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La commune de Besançon comptait 114 900 habitants d'après l'enquête annuelle de recensement de 2004, ce qui la place au 29e rang national.
Besançon est la première unité urbaine de la région Franche-Comté avec environ 134 000 habitants, devant celles de Montbéliard, 113 000 habitants, et de Belfort, 82 000 habitants. Son aire urbaine, qui compte quant à elle 222 000 habitants, n'arrive par contre qu'au second rang régional derrière celle de Belfort-Montbéliard qui totalise 285 000 habitants[1].
L'analyse de l'évolution de la population de la commune de Besançon sur les deux derniers siècles nous permet de dégager quatre grandes périodes distinctes: la première, incluant les deux derniers tiers du 19e siècle, est marquée par un essor soutenu de la population, puisqu'entre 1836 et 1896, la population est quasiment multipliée par deux. Ceci s'explique par les effets de la Révolution industrielle qui marque le développement de l'industrie horlogère et textile et l'arrivée du chemin de fer à Besançon. La première moitié du 20e siècle est caractérisée par une stabilisation autour de 60 000 habitants, les deux conflits mondiaux et la crise économique des années 1930 n'épargnant pas Besançon. Une nouvelle période d'accroissement correspondant à la période des Trente glorieuses permet à la capitale comtoise de voir sa population doublée, passant de 64 000 habitants en 1946 à 120 000 en 1975. Elle est facilitée par la construction de grands ensembles et de ZUP telle que Planoise, qui permettent de loger les nombreux immigrés, algériens et marocains majoritairement, qui répondent à l'appel de main-d'œuvre de l'économie locale. Puis, à nouveau, durant les trente dernières années, l'évolution démographique est stoppée, fluctuant légèrement autour d'un niveau moyen de 115 000 habitants. C'est la crise des industries horlogère et textile pendant les années 1970 et 1990, celles-là même qui avaient permis à la ville de se développer au 19e siècle, qui donne le coup d'arrêt. De conflits sociaux emblématiques (Lip, Rhodiaceta) en fermetures d'usines multiples, le secteur industriel de la cité bisontine est dévasté. Les emplois se font donc rares et de nombreux habitants quittent la ville. Cependant, une reconversion rapide et réussie vers les microtechniques, un développement du secteur tertiaire grâce aux lois de décentralisation de 1982-1983 et la mise en valeur d'un cadre de vie très agréable permettent à Besançon de se maintenir à flots d'un point de vue démographique et d'envisager aujourd'hui la construction de nouveaux quartiers résidentiels visant à accueillir des habitants supplémentaires.
Croissance de la population de la commune de Besançon entre 1800 et 2005 (sources:INSEE et Cassini)
La population de Besançon est plus jeune (60% de la population a moins de 40 ans) et plus féminine (53,6% de femmes) qu'au niveau national (respectivement 52,7% et 51,4%).