Um valor de coluna vazio ocupa o mesmo espaço de armazenamento que um valor de coluna preenchido?

Da estrutura de linha física do Innodb, marcador nº 7 em REDUNDANT ROW_FORMAT

Um valor SQL NULL reserva um ou dois bytes no diretório de registro. Além disso, um valor SQL NULL reserva zero bytes na parte de dados do registro se armazenado em uma coluna de comprimento variável . Em uma coluna de comprimento fixo, ele reserva o comprimento fixo da coluna na parte de dados do registro. Reservar o espaço fixo para valores NULL permite que uma atualização da coluna de NULL para um valor não NULL seja feita no local sem causar fragmentação da página de índice.

Da estrutura de linha física do Innodb, marcador nº 2 em COMPACT ROW_FORMAT

A parte de comprimento variável do cabeçalho do registro contém um vetor de bits para indicar colunas NULL. Se o número de colunas no índice que pode ser NULL for N, o vetor de bits ocupará CEILING(N/8) bytes . (Por exemplo, se houver de 9 a 15 colunas que podem ser NULL, o vetor de bits usa dois bytes.) As colunas que são NULL não ocupam espaço além do bit neste vetor . A parte de comprimento variável do cabeçalho também contém os comprimentos das colunas de comprimento variável. Cada comprimento leva um ou dois bytes, dependendo do comprimento máximo da coluna. Se todas as colunas no índice forem NOT NULL e tiverem comprimento fixo, o cabeçalho do registro não terá parte de comprimento variável.

Com base nesses marcadores, veja o que um NULLvalor ocupa para o armazenamento de uma coluna

• comprimento variável: um valor NULL não ocupa armazenamento na própria linha
• comprimento fixo: ocupa o espaço reservado

Agora, você deve decidir entre usar CHAR e VARCHAR por causa do que o primeiro ponto trouxe

Reservar o espaço fixo para valores NULL permite que uma atualização da coluna de NULL para um valor não NULL seja feita no local sem causar fragmentação da página de índice

Isso evitará a introdução de qualquer fragmentação de uma linha no caminho depois que os dados não NULL forem armazenados. Isso é algo que discuti antes com relação ao MyISAM: Veja meu post antigo Qual é o impacto no desempenho de usar CHAR vs VARCHAR em um campo de tamanho fixo? .

Independentemente do comprimento que você definir para sua coluna varchar, o espaço de armazenamento usado por uma coluna vazia será o mesmo.

Os tipos CHAR e VARCHAR

Isso aborda apenas o espaço usado pela coluna varchar e não considera o espaço de armazenamento total usado pela linha, seus índices, chaves primárias e outras colunas.

Como ypercube menciona em seu comentário, há considerações adicionais para o armazenamento de linhas como um todo quando pelo menos uma coluna anulável está presente.

Estrutura de linha física do Innodb

A parte de comprimento variável do cabeçalho do registro contém um vetor de bits para indicar colunas NULL. Se houver de 9 a 15 colunas que podem ser NULL, o vetor de bits usa dois bytes.)

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A parte de comprimento variável do cabeçalho também contém os comprimentos das colunas de comprimento variável. Cada comprimento leva um ou dois bytes, dependendo do comprimento máximo da coluna. Se todas as colunas no índice forem NOT NULL e tiverem um comprimento fixo, o cabeçalho do registro não terá parte de comprimento variável

E sim, o espaço de armazenamento usado muda com base no tipo que você escolhe, é fixo ou variável, o agrupamento e outros fatores, como o mecanismo.

O MySQL faz recomendações sobre como otimizar o armazenamento de dados aqui : Otimizando o tamanho dos dados

Atualizar

Uma consideração adicional com varchar e isso é memória. É importante no MySQL limitar o tamanho de uma coluna de comprimento variável o máximo possível. Mesmo que a coluna seja variável e o espaço de armazenamento usado seja variável, o MySQL alocará memória em blocos fixos para armazenar valores. Por exemplo, varchar(200) usará mais memória que varchar(5). Este não é um problema de espaço de armazenamento, mas ainda é algo a ser considerado ao definir suas colunas.