Conforme al Instituto Nacional de Estadística, en su informe de 2012, Castilla y León cuenta con una población de 2,546 millones de habitantes.
Los índices de población de la comunidad de Castilla y León siempre han estado por debajo de la media nacional. A comienzos del siglo XX sus efectivos humanos representaban el 12,4% del total de España, mientras que en la década de 1990 descendieron hasta un 6,7%. La densidad media actual es de 26 hab/km2 —la española es de 81 hab/km2—, aunque casi la mitad de sus municipios tienen en torno a los 10 hab/km2. Los 2.860.000 de personas inscritos en 1950 anotaron el momento de mayor población; a partir de esa fecha se inició un fuerte descenso demográfico. En 1975 había 2.540.000 habitantes, y desde así pues se preservan los índices de crecimiento en términos semejantes (en 2007 el número de habitantes era de 2.528.417). El motivo destacado de la pérdida demográfica ha sido la emigración, que alcanzó su mayor vehemencia en las décadas de 1960 y 1970. Se calcula que este éxodo significó la marcha de un millón de personas —básicamente campesinos— hacia las grandes ciudades del país y, en menor medida, hacia el extranjero. Esta situación ha generado un descenso de la densidad de población en numerosas extensiones agrícolas y el envejecimiento demográfico. El crecimiento vegetativo arroja unos índices muy bajos y en numerosas regiones no está asegurada la tasa de renovación generacional.
Existe una fuerte disparidad entre los núcleos urbanos y los rurales. Son mayoritarios los municipios con menos de 100 habitantes, los que tienen entre 500 y 5.000 ven disminuirse sus efectivos humanos de forma sucesiva, y son las capitales de provincia y las ciudades industriales de Ponferrada, Miranda de Ebro y Aranda de Duero las que ven incrementar su población, acogiendo a casi la mitad de los habitantes de la comunidad.
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