Mật độ quần thể là số lượng cá thể (hay khối lượng, năng lượng tính trên một đơn vị diện tích hay thể tích) mà quần thể đó sinh sống. Ví dụ, mật độ của loài sâu hại lúa là $8$ con/$m^2$, mật độ dân số ở thủ đô Hà Nội là $2446$ người/$km^2$... Mật độ được biểu diễn bằng số lượng cá thể chỉ ra khoảng cách trung bình giữa các cá thể với nhau, khối lượng chỉ ra mức độ tập trung của chất sống, còn năng lượng chỉ ra đặc tính nhiệt động học của quần thể.
Mật độ quần thể chỉ ra sự cân bằng giữa tiềm năng sinh sản và sức chịu đựng của môi trường. Sức chịu đựng của môi trường lại phụ thuộc vào khả năng và tốc độ tái tạo của nguồn sống. Ví dụ, mật độ cá ăn nổi và thức ăn của chúng (giáp xác chân chèo) liên quan mật thiết với nhau, chi phối lẫn nhau và phụ thuộc vào các điều kiện môi trường.
Mật độ quần thể còn chi phối các hoạt động chức năng của cơ thể như: dinh dưỡng, hô hấp, sinh sản cũng như trạng thái tâm sinh lí của các cá thể trong quần thể. Nhiều loài động vật có tập tính sống đàn, khi phải sống đơn lẻ, cường độ dinh dưỡng giảm đi, nhưng nhu cầu oxi lại tăng lên. Sự phụ thuộc của các hoạt động chức năng vào mật độ quần thể làm xuất hiện hiệu suất nhóm có lợi cho sự chung sống của các cá thể trong quần thể như giảm nhu cầu oxi, tăng sức chống đỡ các tác động của môi trường, sử dụng có hiệu quả nguồn thức ăn...
Mật độ quần thể như một chỉ số sinh học báo động về trạng thái số lượng của quần thể (cần tăng hay giảm). Khi mật độ quá cao, điều kiện sống suy giảm, trong quần thể xuất hiện những tín hiệu dẫn đến sự giảm số lượng như di cư của một bộ phận quần thể, giảm khả năng sinh sản và độ mắn đẻ của các cá thể cái, giảm mức sống sót của các cá thể non và già... Khi mật độ quần thể thưa, quần thể lại có cơ chế điều chỉnh số lượng theo hướng ngược lại. Nếu mật độ quá thấp thì điều kiện gặp giữa các cá thể đực, cái bị hạn chế, gây nên khó khăn trong sinh sản (độ thụ tinh, sức sống của con non giảm). Mật độ quá thấp cũng làm suy giảm khả năng tự vệ chống lại kẻ thù cũng như sức chống chọi với những biến động của môi trường.
Tóm lại, mỗi loài, mỗi quần thể trong những điều kiện sống cụ thể đều có mật độ xác định, mật độ đó có vai trò quan trọng trong cơ chế điều chỉnh số lượng của quần thể.