A császárpingvinek teljes populációjára vonatkozó becslések széles skálán mozognak. Az 1980-as években és az 1990-es évek elején a populáció becslések szerint körülbelül 400 000 és 500 000 költőpár között mozgott. A közelmúltban a kutatók magasabb populációbecslést javasoltak, körülbelül 600 000 és 800 000 költőpár között, ami körülbelül 1,2 millió és 1,6 millió egyedi császárpingvinnek felel meg.
Fontos megjegyezni, hogy ezek a populációbecslések tudományos felméréseken, modellezésen és műholdfelvétel-elemzésen alapulnak, de pontos számokat szerezni ezekre a távoli antarktiszi populációkra vonatkozóan továbbra is nehéz. A tengeri jégen gyakran előforduló császárpingvinkolóniák elterjedése és szaporodási mintái kihívást jelentenek az átfogó összeírások elvégzésében.