Szacunki dotyczące całkowitej populacji pingwinów cesarskich są bardzo zróżnicowane. W latach 80. i na początku 90. XX w. szacunki populacji wahały się od około 400 000 do 500 000 par lęgowych. Niedawno badacze zasugerowali wyższe szacunki populacji, wahające się od około 600 000 do 800 000 par lęgowych, co odpowiada około 1,2 do 1,6 miliona pojedynczych pingwinów cesarskich.
Należy zauważyć, że szacunki populacji opierają się na badaniach naukowych, modelowaniu i analizie zdjęć satelitarnych, ale uzyskanie dokładnych liczb dla tych odległych populacji Antarktyki pozostaje trudne. Rozmieszczenie kolonii pingwinów cesarskich i sposoby ich rozrodu, które często występują na lodzie morskim, utrudniają kompleksowe spisy ludności.