主人公：
月詠幾斗（月詠イクト，Tsukiyomi Ikuto）－（しゅごチャラ！）
配音員：中村悠一
身手矯健，像貓一樣靈活。19歲，血型是AB型。理性冷靜，對地形觀察強烈，擁有些微的未卜先知能力。
懂得演奏小提琴，耳朵是其敏感地帶。重視戰友，尤其對瑞池晶有著超越友情的情感在。但是由於他太過於溫柔，除了晶以外的女性也逐漸對幾斗有了好感，讓他不知道該怎麼辦才好。
外表型態分成四階段：「Black Lynx（黑色山貓）」，外表為盜賊，武器為朱雀爪、小提琴。「Death Label（死亡階級）」，外表為黑色風格的殺手，晶受到敵人攻擊時所變的（俗稱黑化），武器為鐮刀，朱雀爪與小提琴的融合。「Seven Seas Treasure（七海海盜）」，外表為西洋海盜，武器為西洋劍，鐮刀的轉化而來。「Iceheart Knight（冰心騎士）」與晶結合後所產生的新型態，武器為鐮刀，外表為銀色風格的騎士。
黑貓三姊妹[主線人物]：
瑞池晶（みずちあきら，Mizuti Akira）－（しゅごチャラ！）[劉備]
配音員：田村ゆかり
都城裡幼兒園的小老師，因戰亂失去工作，是黑貓三姊妹的么妹，琴鍵手。16歲，血型是O型。微天然呆，本性善良，喜歡小孩（尤其是貓娘）。
明明已經16歲了，身體還是長的像10歲小孩，原因是到了10歲時，身體已經停止發育。在物語開始時接受了貓娘們從鳳王寺拿來的琴鍵器，與中野梓、秋山澪義結金蘭，發誓要給小朋友一個安靜舒適的地方住下來，而開始努力著。
外表型態分成三階段：「Akiralet Crystalheart（玻璃心侍者）」外表為巫女裝，武器為琴鍵器，音波攻擊、演奏。「Akiralet Icenosin（聖女精神）」外表為聖女貞德風格的西洋戰鬥裝，武器為聖女
冰劍，由琴鍵器的進化而來。「Iceheart Princess（冰心公主）」與幾斗結合後所產生的新型態，武器為白手套以及身長兩公尺一雙看不見的手，外表為銀白色風格的公主。
中野梓（なかのあずさ，Nakano Azusa）－（けいおん！）[張飛]
配音員：竹達彩奈
輕音眾（俗稱音樂愛好者）的好手之一，是黑貓三姊妹的二姊，電吉他手。17歲，血型是B型。性格非常認真，反駁鬆懈的氣氛。因為樣子可愛被晶稱為「梓喵」。
音樂指數頗高，在陽光常照下身體很容易曬黑，非常崇拜秋山澪。自譜自唱的歌曲不少，常常帶給敵人無數次混亂。頭腦不差，只不過做事常常不慎心，失敗時常常抱頭。
後來成為黑貓的萌貓五將之一，黑貓軍裡缺一不可的人物。
秋山澪（あきやまみお，Akiyama Mio）－（けいおん！）[關羽]
配音員：日笠陽子
輕音眾（俗稱音樂愛好者）的好手之一，是黑貓三姊妹的大姊，貝斯手。18歲，血型是AB型。特徵是有著及腰的黑髮，左撇子。
十分懼怕痛和可怕的話題，但是常裝堅強。常擔任輕音眾的曲名和作詞，但是曲名非常獨特。有著相當震撼的稱號：「擁有美麗黑髮的盜賊制裁者」，外表與稱號實至名歸。
音樂指數極高，影響威力僅次於巖澤麻美，擁有厚實的台風，演奏時有著刀槍不入範圍的磁場。
後來成為黑貓的萌貓五將之一，黑貓軍裡缺一不可的人物。
妮姆芙（ニンフ，Nymph）[孫尚香]
配音員：野水伊織
原隸屬於天降軍，天降三姊妹的么妹。電子戰用人造天使β(Beta，Β)。身高139cm，體重29kg，外觀為雙馬尾與透明發散七色光芒翅膀的少女，擁有對所有物體（包括人類）進行入侵及干擾的能力，可進行隱形的反認知系統，以及超音波攻擊設備。擅長用駭客系統入侵別人腦部。由於失去翅膀以及思考模式較為正常的因素，名字由來為希臘神話中，居於水池畔的女神。
現在的主人為月詠幾斗。情感豐富，一個身世悲慘的少女，討伐天使軍時（第2章第3話）被扯去雙翼，又被主人（當時的主人為櫻井智樹）寄放在三千院軍，一氣之下斷絕了主從關係，直到秋山澪將她救出來為止。坂橋之戰（第4章第4話），幾斗為了救命危的晶時，需要妮姆芙的幫忙，妮姆芙的指令又剛好需要主人的命令才能予以執行，幾斗一急之下成為了她的新主人。對幾斗懷有感謝之心，但是不知不覺就愛上了這個主人，但一直放在心裡不敢說。
在與真紅一行人北伐已經壯碩後的三千院軍時，與幾斗在陵墓內找到了漂浮石，與漂浮石產生共鳴，身體產生了變化，變成了音之女神。之後可召喚巨型戰艦－Niluosifu（妮洛絲芙號）加入戰局，成為黑貓軍的最強角色。
武器為光劍、光之弓，懂人體與機械。
霧谷希（きりやのぞみ，Kiriya Nozomi）[趙雲]
配音員：竹達彩奈
個性文靜，不常主張自己的想法，但總是不知不覺就佔到最好的位置撒嬌。生氣時會咬人。不常說話，總是面無表情的美少女。髮型看起來有點像貓耳。萬能型的天才少女，在學習、運動、鋼琴演奏等方面
都有出色的天份。對會受到目光注目的行為沒什麼抵抗，跳舞、Cosplay、唱歌都盡情的發揮。
能安撫貓娘和做蛋糕，口頭禪為「喵」。起初不對他人解除心防，由於幾斗問出了她從前的惡夢，進而安撫她，開始對幾斗有了好感。由於敏銳發覺到四周有很多個情敵，積極的接近幾斗，然而與真紅、小
毬、小梓、妮姆芙、小晶等人造成多強鼎立的局面。個性溫和卻很有行動力，好奇心旺盛，天不怕地不怕，有點天然呆，偶爾也會失敗。
認為黑貓軍的大家是重要的朋友，希望能夠一直保持良好關係。後來成為黑貓的萌貓五將之一，成為黑貓軍裡缺一不可的人物。
月詠美雪（月詠みゆき，Tsukiyomi Miyuki）[劉禪]
配音員：中村美雪
擁有雪白的短髮，出生一個月就擁有10歲的身材，14歲的頭腦能力。
月詠幾斗與瑞池晶的愛女，由於體內遺傳到母親的晶片，身體發育很快。喜歡粘著父母，愛玩、活潑，受到真紅的教導比較多。物語末端，真紅在北伐三千院前，提出了《出師表》贈給美雪，提醒她該怎樣管理國家。
薔薇世家[又稱薔薇知識團]：
真紅（しんく，Shinku）－（Rozen Maiden）[諸葛亮]
配音員：澤城みゆき
薔薇世家的第五閨女。有著湛藍的雙瞳，長度及地的金色雙馬尾，身穿鮮紅斗篷大衣的搶眼古典維多利亞時代貴族造型。16歲，血型是A型。
個性高傲，自尊心強，有女王般的氣質（綽號是「真紅女王陛下」，麗稱「臥鳳」），對其他人說話大都用命令的口氣，有如領導者一般。但本性其實相當溫柔體貼，擁有敏銳細膩的性格，常閱讀與鍊金術
和心理學有關的書籍。
武力不弱，武器是薔薇花瓣、手杖、薔薇聖劍，但是自豪的還是她的智慧，擁有過於常人的想法，靈機應變相當高明。
翠星石（すいせいせき，Suiseiseki）－（Rozen Maiden）[月英]
配音員：桑谷夏子
薔薇世家的第三閨女。跟蒼星石是雙胞胎，特徵是兩隻眼不同色，右眼是紅色左眼是翡翠綠，服飾是巴伐利亞風的造形。16歲，血型是A型。
擁有「園丁的噴壺」（庭師の如雨露），能給與心之樹養份令它成長，與蒼星石的「園丁之剪」是一對的，合稱「夢之園丁」（夢の庭師）。
戰鬥時主要將如雨露灑出甘露，所及之處的植物會快速成長成巨大的藤蔓困住敵人的行動。對著對陌生人會感到害怕，並總是想要躲起來，然而看來文靜但說話卻相當狠毒。個性並不老實，雖然常常表現出
壞心的一面，但是內心其實是很善良的，對於戰鬥也總是無法狠下心腸。翠星石雖然嘴巴上得理不饒人，標準「傲嬌」（ツンデレ）型。對於作點心相當上手，同時也是沖烘培茶的能手。
說話常加上「...ですぅ」的語尾，近似於中文「...的說」，但多數為無意義的句尾助詞。
蒼星石（そうせいせき，Sōseiseki）－（Rozen Maiden）[龐統]
配音員：森永理科
薔薇世家的第四閨女。翠星石的雙胞胎妹妹，也是兩眼不同色，但顏色跟翠星石左右相反。蒼星石穿著男裝。16歲，血型是B型。
擁有能除去妨礙心之樹成長的雜草的「園丁之剪」（庭師の鋏），戰鬥也是使用園丁之剪進行攻擊。雖與翠星石為雙胞胎但是個性卻大不相同，有著成熟與冷靜的思緒，忠誠度很高。她的薔薇聖母在落蒼坡
（第7章第2話）被突然出現的水銀燈奪去，因此而消失在這個世界上。
蒼星石雖然沒有特別的語癖，但她會用第一人稱「僕（ボク）（女子通常用「私／わたし」作為第一人稱）」，來特顯蒼星石男性化的性格。
古手姊妹花[於第4章第2話初登場]：
古手梨花（ふるてりか，Hurute Rika）－（寒蟬鳴泣時）[關平]
配音員：田村ゆかり
古手神社的長女，同時是雛見澤御三家「古手家」的最後兩人之一（親人都已去世），神社已被天使軍徹底毀壞，跟隨了黑貓軍。14歲，血型是B型。
擔任每年六月「綿流祭」的巫女，據說是御社神轉生。像小貓般的天真可愛，總是帶給周圍溫和的氣氛。可是有時舉止卻會出現與外表年齡不符的冷靜和神秘感。
第一人稱使用「僕（日語男性用語的"我"）」自稱，說話偶爾會有「的說（「〜なのです」）」「咪～」「咪啪～」「笑～☆」「fight、喔～」等等口頭禪，給人某種不可思議和可愛的感覺。雖然年紀小但
擅長家事，特別是料理領域豐富。偶爾會露出腹黑的性格，尤其是羽入闖禍時。
古手羽入（ふるてはにゅう，Hurute Hanilyuu）－（寒蟬鳴泣時）[關興]
配音員：堀江由衣
古手神社的二女，同時是雛見澤御三家「古手家」的最後兩人之一（親人都已去世），神社已被天使軍徹底毀壞，跟隨了黑貓軍。13歲，血型是O型。
說話方式和梨花相同，第一人稱亦用男性用語「僕」。口頭禪為「哈嗚～」（「あぅあぅあぅ～」），特徵是頭上有類似牛角的髮飾。性格上較為懦弱，害羞。喜歡奶油類的小點心，害怕辣味的食物和酒類
配在一起吃。
四葉草戰士團[於第5章第3話初登場]：
小紅帽（赤ずきん，Little Red Riding Hood）[黃忠]
配音員：田村ゆかり
四葉草騎士團的一份子兼隊長，14歲，血型是O型。為了拯救童話村，她肩負起保護黑貓軍的使命，避免戰爭侵入童話村。
個性天真爛漫，自由奔放，是個極富正義感的女孩，希望世界和平。她擅長使用武器與劍術，卻不太擅長使用魔法（不會使用結界魔法），魔法方面是三槍士中最差的一個，卻獲得公主模式。她通常使用大型武器，平常是由她的夥伴的威爾所背着。小紅帽也很饞嘴，最喜歡吃甜食和馬鈴薯燉肉，有時候也有點鹵莽、衝動，帶點「粗線條」個性。
角色來源自童話《小紅帽》。在原著裏，小紅帽戴的是紅色絲巾。現在的角色設定中，她戴着附有羽毛的紅色頭盔。而紅色系的顏色，是這角色的主要色調。
後來成為黑貓的萌貓五將之一，成為黑貓軍裡缺一不可的人物。
白雪公主（白雪姫，Snow White）
配音員：立野香菜子
小紅帽的朋友，同樣是四葉草騎士團三槍手成員之一，14歲，血型是B型。白雪是魔法師，擅長使用攻擊與恢復的魔法，在魔法學校讀書時，她是第一名畢業的優才生。
喜歡打扮，時常逛街，並買了許多漂亮衣服。性格高貴、和藹，但也很愛裝扮。她口齒相當伶俐，吵架時連小紅帽也不是她的對手。
角色來源自童話《白雪公主》。在原著裏，角色以白色、紅色、黑色作為基本色調，但是在這部作品中，白雪以白色和藍色為基本色調，外表是眼鏡娘。
荊棘公主（いばら姫，Sleeping Beauty）
配音員：澤城みゆき
四葉草騎士團三槍手成員之一，14歲，血型是AB型。
力量強大，是三槍士裏實力最強的一個。性格溫柔。擅長使用植物的刺來攻擊。但在平時，則泰半處於睡眠或半睡半醒的狀態，經常打呵欠，以及擺出一幅迷迷糊糊的樣子。
晚上不讓自己熟睡的原因，是要控制她的魔法，以免傷害到身邊的人。
角色來源自童話《睡公主》。日文「いばら姫」（字面直譯為「荊棘公主」）則是睡公主的另一個名字。在童話原著中，這個角色並不是精靈。
銀狼威爾（銀狼ヴァル，Val the Wolf）
配音員：檜山修之
小紅帽的夥伴，是隻說人的語言的狼。年齡為20歲，血型是A型。
由於受傑德（本作中未包含此人物）等狼族的狙擊，生母帶牠到童話村，即小紅帽的出生地，以人形的姿勢隱居。傑德為了取其性命，率眾洗劫了童話村，牠為了保護年幼無助的小紅帽和村民，挺身阻擋傑德而受傷。雖幸保性命，但牠失去變成人形的能力。
角色來源自童話《小紅帽》。在原著中，角色大灰狼是吃掉小紅帽婆婆，還企圖把小紅帽也一併吃掉的壞傢伙。本作只抽取了狼這元素，經明顯的改編，成為小紅帽的好伙伴和忠誠的得力助手。
中野姊妹[尚未公布]：
春原芽衣（すのはらめい，Sunohara Mei）[星彩]
配音員：田村ゆかり
湯音的姊姊，喜歡中野梓的歌聲，進而與妹妹組成了中野Fans團。在某一次的合戰中，被中野梓給認養成為養女之一。14歲，血型是O型。
喜歡裝可愛，又有點小惡魔的感覺。與小紅帽、古手梨花等人關係密切，特別喜歡美雪，有種想要保護她的感覺。物語末端被任命為保護美雪的衛國大將軍，與湯音固守黑貓陣營。
春原湯音（すのはらユネ，Sunohara Yune）[張苞]
配音員：中村美雪
芽衣的妹妹，與姊姊一樣喜歡中野梓的歌聲，與姊姊組成了中野Fans團。在某一次的合戰中，被中野梓給認養成為養女之一。13歲，血型是O型。
喜歡亂逛的少女，穿梭在商場的每個角落，但從不買商品的奇怪人物，喜灣歐式建築，更崇拜薔薇世家裡的每一位少女。
百合姐妹花[於第六章第四話登場]：
島田美波（しまだみなみ，Simada Minami）[馬超]17歲，血型是AB型。
配音員：水橋香織
對應戰鬥為「測驗召喚系統」，是經由考試獲取戰鬥點數的一個系統。
雖然實力和天降軍的木下優子並駕齊驅，但是由於在異國長大而讀不懂萌字，並且在內心受到打擊時會不自覺的講異國語言。
裝備是軍服和佩劍。好勝的眼神和馬尾式髮型是她的註冊商標。而她的高身和修長的腳，有如模特兒般的好身材，可惜胸部並不支持她。
十分擅長家務，十分照顧妹妹，此時會表現出有如賢妻良母的一面。
清水美春（しみずみはる，Simizu Miharu）[馬岱]16歲，血型是A型。
配音員：竹達彩奈
對應戰鬥為「測驗召喚系統」，是經由考試獲取戰鬥點數的一個系統。
裝備是西洋的盔甲和兩刃劍。把有著像鑿岩機似捲起來的頭髮綁成對尾。由於是稱美波為「姐姐」的鐵悍同性戀者，所以對男性完全沒有興趣。為了把美波擄為自己的而不擇手段，是個從白天開始就計劃把美波帶到床上等行為的危險人物。
棗鈴（なつめりん，Matume Rin）[魏延]
配音員：田宮トモエ
非常怕生，不擅長與他人交流，不懂得如何表達自己的感情，因此除了瑞池晶以外，沒有其他的朋友。但在喜愛的貓娘們的面前卻愛擺出大姐姐的架勢，課餘時間都幾乎是在與貓娘們玩耍。因口頭表達能力差，吐槽時總喜歡動用強烈的踢腿(high kick)來代替言語，幾斗成為她主要的吐槽對象。
宮澤有紀寧（みやざわ ゆきね，Miyazawa Yukine）[姜維]
配音員：榎本溫子
時常散發出一股和平悠閒的氣息。常常在作戰會議室閱讀被雜誌或書籍，有時也會告訴幾斗一些小咒語。
原為三千院軍討伐黑貓一個小軍師，經由真紅的計策，將有紀寧收為友軍，致力於黑貓軍的軍事，有個小綽號為：「琪玲女」。
