La población de Marchena ha experimentado un crecimiento constante durante las dos últimas décadas, aunque en los últimos años se observa un estancamiento. Según los datos del Instituto Nacional de Estadística (INE), en el año 2000, Marchena tenía 18.086 habitantes. A lo largo de los años, la población aumentó progresivamente, alcanzando su pico en 2013 con 19.959 habitantes. La media de la población de Marchena en los últimos diez años es de 19.601 habitantes.
Sin embargo, a partir de 2014, comenzó a observarse una leve disminución. En 2024, la población de Marchena se sitúa en 19.382 habitantes, lo que representa una pérdida de casi 600 personas en los últimos diez años.
En comparación con 2004, cuando la población era de 18.550 habitantes, el crecimiento en 20 años es de 832 personas. Pero tras 2013, la tendencia de crecimiento se ha invertido, y el municipio enfrenta ahora un ligero descenso en su número de habitantes.

Evolución Poblacional de Marchena (1996-2024)
- 2024: 19.382 habitantes
- 2023: 19.271 habitantes
- 2022: 19.264 habitantes
- 2021: 19.317 habitantes
- 2020: 19.329 habitantes
- 2019: 19.457 habitantes
- 2018: 19.580 habitantes
- 2017: 19.691 habitantes
- 2016: 19.773 habitantes
- 2015: 19.878 habitantes
- 2014: 19.940 habitantes
- 2013: 19.959 habitantes (pico histórico)
- 2012: 19.984 habitantes
- 2011: 19.891 habitantes
- 2010: 19.861 habitantes
- 2009: 19.768 habitantes
- 2008: 19.497 habitantes
- 2007: 19.310 habitantes
- 2006: 19.089 habitantes
- 2005: 18.719 habitantes
- 2004: 18.550 habitantes
- 2003: 18.434 habitantes
- 2002: 18.289 habitantes
- 2001: 18.180 habitantes
- 2000: 18.086 habitantes
- 1999: 18.132 habitantes
- 1998: 18.018 habitantes
- 1996: 17.921 habitantes
En resumen, la población de Marchena ha crecido de 17.921 habitantes en 1996 a 19.382 habitantes en 2024. Sin embargo, desde 2013, se observa una leve disminución que ha reducido la cifra de habitantes desde su punto máximo de 19.959.