Matemàticament s’expressa així:
n x essent la taxa de natalitat de l’any x , N x el nombre de nascuts vius l’any x , P x la població del 31 de desembre de l’any x , i P x - ₁ la població del 31 de desembre de l’any anterior. Normalment la taxa és donada en tant per mil (basta, doncs, multiplicar per mil el resultat de l’aplicació de la fórmula). La taxa bruta de natalitat relaciona un flux demogràfic —els naixements al llarg d’un any— i un estoc —la població mitjana que en teoria ha generat aquest flux—. Aparentment aquesta taxa és una bona mesura de la capacitat reproductora d’una població, però de fet és dubtosa, car no tota la població que figura al denominador de la fórmula participa en els naixements, sinó que aquests depenen exclusivament de la població en edat fèrtil i del seu comportament de cara a la reproducció. En conseqüència, cal no confondre la natalitat amb la fecunditat . Una població on predominen els matrimonis fecunds pot presentar una baixa taxa de natalitat, si aquests representen un baix percentatge de la població total. Al contrari, poblacions poc fecundes poden tenir altes taxes de natalitat si la població en edat fèrtil és nombrosa. Així sol passar als països industrials, on el camp presenta, malgrat la seva fecunditat mitjana, baixes taxes de natalitat, mentre que la ciutat, malgrat la seva baixa fecunditat, presenta taxes de natalitat mitjanes. Cal cercar-ne l’explicació en l’èxode rural. En resum, la taxa bruta de natalitat és un indicador demogràfic que cal interpretar amb cura, sense perdre mai de vista l’estructura per edats i per sexes de la població a què es refereix. Per a mesurar amb precisió, des d’un punt de vista sociobiològic, la capacitat reproductiva d’una població, només es pot utilitzar la taxa bruta de reproducció que mesura la fecunditat sense pertorbacions de l’estructura per edats. Malgrat els inconvenients esmentats, la taxa bruta de natalitat és molt utilitzada a causa de la seva facilitat de càlcul. Les taxes de natalitat següents són considerades típiques dels principals models demogràfics: 35, model demogràfic preindustrial; 40, model subdesenvolupat; 20, model desenvolupat jove, i 15, model desenvolupat vell.