Отсутствие источников значительно затрудняет демографический анализ этого периода, поскольку между 1923 годом (в Клайпедском регионе — в 1925 году и в Вильнюсском регионе — в 1931 году) и 1959 годом переписей населения не проводилось, поэтому приходится полагаться на различные, не особенно точные статистические источники. Согласно информации Центрального статистического комитета Литвы, в начале 1940 года в стране (Большая Литва и восстановленный Вильнюсский регион) насчитывалось 2,9 миллиона постоянных жителей. Добавляем к этому числу более 150 000 жителей Клайпедский регион и 82 000 жителей земель Белорусской ССР, переданных Литве в 1940 году, и за вычетом почти 100 000 жителей Литвы, эмигрировавших в период с 1923 по 1940 год, получаем, что в начале 1941 года на нынешней территории Литвы проживало около 3 миллионов человек, из которых около 750 000 (25%) — в городах.
10 января 1941 года в Москве было подписано соглашение СССР и Германии о переселении граждан Германии и лиц немецкой национальности из Литовской ССР в Германию, а граждан Литвы и лиц литовской, русской и белорусской национальностей — из Германии в Литву. Используя это соглашение, в феврале-марте 1941 года 54 000 человек выехали из Литвы в Германию, хотя число тех, кто считал себя немцами, составляло всего 30 000. Это означает, что среди тех, кто покинул Литву, были литовцы, которые зарегистрировались как немцы или вступили в браки по расчету и таким образом спаслись от советского террора. В свою очередь, 20 900 человек прибыли из Германии, в основном из оккупированного Сувалкского района, в Литву (11 900 литовцев, 8900 русских и 100 белорусов). Около 22 000 жителей Литвы были депортированы в Россию в 1940-1941 годах в качестве депортированных и заключенных. Учитывая естественный прирост населения, который в 1940 году достиг 29 300 человек, общая численность населения Литвы во время первой советской оккупации сократилась на 20 000-30 000 человек.
Литва потеряла очень много людей во время нацистской оккупации. Почти все евреи, в общей сложности 200 000 человек, были уничтожены. Более точных данных о количестве людей, погибших на фронтах, и мирных жителей-неевреев, убитых в Литве, нет, однако можно разумно предположить, что это число могло составлять 50 000-100 000 человек.
В начале 1945 года с приближением Красной Армии около 140 000 человек покинули Клайпедский регион. В конце войны многие литовцы оказались в Западной Германии. Некоторые из них были привлечены к работе и не вернулись домой после войны, другие бежали, отступая с фронта или опасаясь советского террора. После войны около 64 000 литовцев проживали в американской, английской и французской зонах Германии и некоторые в Австрии. Нет данных о людях других национальностей, особенно поляках, которые покинули Литву. Советское правительство Литвы пыталось вернуть беглецов. 9 июня 1947 г. LCPIB) ЦК принял резолюцию «О пропаганде среди граждан Литовской ССР в несоветских зонах Германии и Австрии, а также в других странах», которая специально уполномочила комитет, сформированный из представителей LCPIB] ЦК, МГБ и МВД призвать общественных деятелей, известных интеллектуалов и репатриантов написать письма с приглашением литовцев на Западе вернуться на родину. 7 февраля 1948 года газета «Tevynes Balsas», специально ориентированный на литовцев за рубежом, анонсировал «Обращение литовских интеллектуалов к соотечественникам, рассеянным войной», в котором их снова призвали вернуться в Литву, но обманутых оказалось немного.
Итак, за годы войны Литва потеряла около 0,5 миллиона человек, то есть почти 17% всех своих жителей. Отсутствуют данные о естественном приросте населения в период с 1941 по 1944 год. В 1945 году население Литвы составляло 2,5 миллиона человек.
После войны также произошло сокращение населения Литвы. 22 сентября 1944 года в Люблине представители правительства Литовской ССР и Польского комитета национального освобождения (прототип коммунистического правительства Польши) подписали соглашение, согласно которому все жители Литвы польской национальности и евреи из Вильнюсского региона могли переехать в Польшу, в то время как литовцы из Польши могли уехать в Литву. Репатриация поляков началась весной 1945 года и продолжалась до 1 ноября 1946 года. Всего 134 400 семей, в общей сложности 377 800 человек, подписали заявление о выезде. Однако в Польшу уехало гораздо меньше людей, поскольку некоторым не разрешили покинуть Литву.