Liczebność populacji jest dynamiczna, wzrasta wraz ze wskaźnikiem urodzeń i imigracją, a maleje wraz ze śmiertelnością i emigracją. W idealnych warunkach, z nieograniczonymi zasobami, populacje mogą rosnąć wykładniczo, co przedstawia się jako krzywa tempa wzrostu w kształcie litery J wielkości populacji w czasie. Ten typ krzywej jest charakterystyczny dla nowo wprowadzonych gatunków inwazyjnych lub populacji, które doświadczyły katastrofalnego spadku i odbijają się od dna.
Jednak realistyczne warunki środowiskowe ograniczają liczbę osobników, które mogą zajmować siedlisko. Granica ta jest znana jako nośność siedliska. Ze względu na nośność, wzrost populacji jest na ogół lepiej reprezentowany przez krzywe w kształcie litery S (logistyczne). Populacja początkowo rośnie wykładniczo, aż do osiągnięcia nośności, w którym to momencie ograniczenia zasobów powodują wyrównanie wzrostu lub wahania wokół nośności, tworząc krzywą w kształcie litery S.
Wskaźnik przyrostu populacji na mieszkańca, r, to zmiana wielkości populacji (obliczona jako obecna wielkość populacji pomniejszona o początkową wielkość populacji) podzielona przez początkową wielkość populacji. Gdy nie ma ograniczeń środowiskowych i zakłada się, że imigracja i emigracja są równe, populacja może rosnąć w maksymalnym tempie, znanym jako jej potencjał biotyczny lub rmax. W związku z tym tempo wzrostu na mieszkańca w nieograniczonych warunkach wynosi rmax * N (wielkość populacji). Kiedy wielkość populacji jest wykreślana w czasie, tworzy to krzywą tempa wzrostu w kształcie litery J, reprezentującą niekontrolowaną eksplozję populacji. Na przykład bakterie, takie jak E. coli, rozmnażają się przez rozszczepienie, podwajając wielkość swojej populacji co pokolenie po umieszczeniu w nowej pożywce. Wzrost wykładniczy będzie trwał, dopóki komórki nie przestaną być zdolne do życia.
Realistyczne populacje w przyrodzie są ograniczone przez różne czynniki środowiskowe, w tym drapieżniki, zdobycz, przestrzeń, wodę i inne zasoby. Dlatego wykładniczy wzrost nie może trwać w nieskończoność. Liczba osobników w populacji, którą siedlisko może utrzymać, nazywana jest nośnością lub K. Potencjalne tempo wzrostu populacji jest proporcjonalne do (K-N)/K. Tutaj K-N to liczba osobników, które można dodać do populacji, zanim osiągnie ona pojemność. Zatem (K-N)/K reprezentuje ułamek dostępnej nośności. W związku z tym, w miarę jak liczba osobników w populacji zbliża się do nośności, tempo wzrostu populacji maleje. Przedstawia się to jako krzywą tempa wzrostu logistyki w kształcie litery S, charakteryzującą się początkowym wzrostem wykładniczym (ze względu na niską wielkość populacji i obfite zasoby), po której następuje spadek wzrostu w miarę ograniczania zasobów. Na przykład populacje jaszczurek Anolis na wyspach mają niższe tempo wzrostu niż ich odpowiedniki na kontynencie w wyniku zmniejszonego dostępu do zasobów i przestrzeni, co obniża nośność na wyspach.
