Πρωτεύουσα του νησιού καθώς και του ομώνυμου Νομού Λέσβου είναι η Μυτιλήνη κτισμένη στο νοτιοανατολικό άκρο του νησιού. Σύγχρονη πόλη, διοικητικό, εμπορικό και πνευματικό κέντρο, με πληθυσμό 27.247 κατοίκων (απογραφή 2001). Είναι έδρα του Νομού και της Περιφέρειας, καθώς και του Υπουργείου Αιγαίου. Σημαντικές κωμοπόλεις του νησιού είναι η Αγία Παρασκευή με 2.268 κατοίκους, η Αγιάσος με 2.498, η Καλλονή με 1.732, ο Πολιχνίτος με 2.763 και το Πλωμάρι με 3.377. Η Λέσβος θεωρείται πατρίδα του ούζου λόγω της εκτεταμένης ενασχόλησης των κατοίκων με την ποτοποιία. Αρκετές γνωστές μάρκες ούζου προέρχονται απ' το νησί.