Le bassin est souvent associé à la Métropole européenne de Lille (MEL) et du bassin minier, qui composent la mégalopole européenne. La MEL est la deuxième agglomération française, après la région parisienne. La densité de population de la MEL est de 1 785 habitants/km2. Elle compte 1 106 885 habitants (source : INSEE - 2007). 4e agglomération par sa taille après Paris, Lyon et Marseille. Quatre communes comptent plus de 65 000 habitants : Lille, Roubaix, Tourcoing et Villeneuve d’Ascq.
Deux ensembles distincts apparaissent toutefois :
- le tiers Nord du bassin est très urbanisé, avec une population dense, supérieure à 200 hab/km2
- le reste du bassin est beaucoup plus rural, avec des densités parfois en dessous de 25 hab/km2.