El departamento de Valle Del Cauca tiene una población de 4.161.425 habitantes según datos del censo 2005 (DANE, Departamento Administrativo Nacional de Estadística).
Los 10 municipios más poblados del departamento de Valle Del Cauca son estos:
| Municipio | Habitantes |
| Cali | 2.119.908 |
| Buenaventura | 328.794 |
| Palmira | 284.470 |
| Tuluá | 187.275 |
| Cartago | 124.831 |
| Guadalajara de Buga | 116.893 |
| Jamundí | 96.993 |
| Yumbo | 92.192 |
| Candelaria | 70.296 |
| Florida | 56.008 |
| Dato | Valor |
| Población total | 4.161.425 |
| ranking nacional | 3 / 33 |