Die Bevölkerungsentwicklung der Stadt Ilmenau ist von einem starken Rückgang (14,5 % seit 1990) geprägt. So ist die Zahl der Geburten von 1990 bis 1994 auf weniger als die Hälfte gesunken. Der Wanderungssaldo schwankt stark, ist aber bis auf die Jahre 2001 und 2002 negativ. Er spielt die dominante Rolle und trägt mit über 65 % den größten Teil zur Bevölkerungsentwicklung bei. Der natürliche Saldo ist fast durchweg negativ. Die Einwohnerzahl nimmt, bis auf einen wanderungsbedingten Zuwachs im Jahre 2002, kontinuierlich ab. Der Rückgang hat sich aber deutlich abgeflacht.

Das Maß Einwohner je km² wird häufig in Veröffentlichungen zum Thema Bevölkerung verwendet. Um die Siedlungsdichte darzustellen ist diese Angabe aber nicht genau genug. Sie kann ein falsches Bild vermitteln, da die Einwohnerzahl auf die gesamte Gemeindefläche bezogen wird. Daher ist es besser für die Darstellung der Siedlungsdichte die Einwohner je km² Gebäude- und Freifläche (GuF) zu verwenden. Die GuF ist der Anteil der Siedlungs - und Verkehrfläche, der gewöhnlich für Wohnzwecke genutzt wird.

Die Siedlungsdichte ging in der Stadt Ilmenau im Berichtszeitraum (1992 bis 2007) um 15,8 % zurück. Die Einwohnerzahl nahm in diesem Zeitraum um 11,3 % ab während die GuF um 5,3 % wuchs.