La surpopulation survient lorsque les ressources disponibles pour un territoire donné sont insuffisantes pour la population qui y vit. Le seuil de surpopulation varie selon les types de territoire (urbain ou agricole), l'époque et les techniques utilisées.
Foule à Taipei
Ainsi, pendant la Préhistoire, en France, les hommes ne vivant que de chasse et de cueillette, il y avait surpopulation à partir de 3 à 4 habitants au km². Cependant les déséquilibres n'apparaissaient probablement que vers 8 à 10 hab. au km², et se résolvaient par l'émigration ou une surmortalité temporaire (famine ou maladie, ou les deux). L'agriculture sur brûlis permet une première hausse de population, autour de 10 hab/km². Cependant ces systèmes rentrent rapidement en crise au terme d'un cercle vicieux.
L'introduction de l'assolement permet de faire faire un bond à ce seuil, qui passe à 20 hab. au km² en France dans l'Antiquité grâce à l'assolement biennal, puis 35 à 40 au Moyen Âge grâce notamment à l'introduction de la charrue et de l'assolement triennal dans la moitié nord de la France, soit un maximum de 20 millions d'habitants. Cependant, la limite fut atteinte au cours du XIII siècle, la croissance diminua et les populations furent fragilisées, d'ou la virulence prise par la Grande Peste de 1346, qui fit passer de vie à trépas un tiers de la population européenne.
Ce seuil de 20 millions d'habitants fut à nouveau atteint à la fin du XVI siècle. Cependant, la reproduction à l'identique du système agraire féodal produit les mêmes effets : nouvelle baisse de la population de 20 millions en 1560 à 16 millions en 1590 (c'est en France l'époque des guerres de religion). Sous Louis XIV, le chiffre de 20 millions est à nouveau atteint, puis dépassé grâce aux progrès de l'agriculture au XVIII siècle (28 millions d'habitants à la Révolution) et surtout au XIX siècle : nouvelles cultures (pomme de terre), amélioration de l'alimentation (sucre notamment), amélioration des techniques et des outils (engrais), utilisation (tant qu'il y en a) d'énergies fossiles.
En Asie, la culture du riz, qui atteint des rendements très élevés avec plusieurs récoltes par an a très tôt permis des densités très élévées dans les campagnes (plus de 1000 hab. au km²).
En ville, la densité dépend des ressources disponibles sur les territoires avoisinants (ou le monde pour les villes modernes : Singapour ou Monaco), mais aussi des ressources informelles telles que les services, et bien évidemment des techniques de construction.
Thomas Malthus compare ainsi le développement des ressources alimentaires, qui dans le meilleur des cas est arithmétique (pour des intervalles de temps, il augmente de deux en deux : deux en n, 4 en n + 1, 6 en n + 2, 8 en n + 3, etc.), à celui de la population, qui peut connaître une progression géométrique (doublement dans les mêmes intervalles de temps : deux en n + 0, 4 en n + 1, 8 n + 2, 16 en n + 3). Devant l'écart entre les ressources et les besoins, il préconise une limitation des naissances : le malthusianisme.