橘佳奈（たちばな かな，Tachibana Kana，声：洲崎绫（日本）；郭怡心（中国台湾））
等级：C级
识别号：4010
与宁子一起从研究所中脱逃的“魔法使”，因为魔法使实验导致全身不遂，只有左手手指稍微可以移动，使用机械才能与人对话，对村上良太抱有好感，身穿哥德萝莉服装，毒舌。
是一位预知能力者，可以看见死亡相关的未来影像、预知准确度为100%。预知死亡的范围从数秒之后到2日之间、距离太远的场所无法预知。得知预知后，只要改变的行动对未来造成影响就会改变预知的内容。被和美指出“其实想要动就能动，但是宁子会死”，按下御魔具正上方的按钮后能够自由行动，但会丧失预知的能力。而获得自由行动能力，但最后其预知能力恢复，并比原来更强。
漫画93话按下御魔具正上方的按钮而能自由行动后从后方把真子割喉，也因如此决定以后也要以这种形式活下去。后来按下御魔具上方的按钮后，过了不久，发现自己的身体可自由行动且可预知。
过去在要被研究所进行废弃处理时因宁子闯入而获救，自此对宁子十分的在意。
和美（カズミ，Kazumi，声：M·A·O（日本）；林美秀（中国台湾））
等级：B级（实际能力是S级）
识别号：2670
与宁子一起从研究所中脱逃的“魔法使”，是一个会说德语的混血儿，很在意自己是个贫乳处女。后来使用名字和美·施里恩曹尔（カズミ?シュリーレンツァウアー，Kazumill Schlierenzauer）以来自奥地利国立学院学生的身份转入良太的班级，成为良太的同班同学。因为父亲是关西人，操著一口关西腔。喜欢良太，并经常跟他开黄色笑话。
因为在等级判定时，研究所要求让仪器失误杀人，所以她故意放水，造成判定为B级，御魔具旁边还有数据接口可以与电脑连接。作为魔法使的能力十分优秀，但是因为不愿意杀人而伪装成低等级，却不料迎来被废弃的命运。
能够瞬时计算出质因数分解，因此可以破解网络加密，是可以“操作网络”的魔法使，以能力与【芙蕾雅】正面较量。其后在救出小鸟的作战中被真子砍头杀害。而后在初菜的帮助下复活。
为了保住良太的身体及记忆，按下御魔具正上方的按钮牺牲自己的性命。最终，在伊达里变成小孩与宁子及良太相会。
九千怜(いちじく ちさと，Ichijiku Chisato，声：东地宏树(日本);刘杰(中国台湾))
研究所所长，在研究所的任务是管理魔女和建立Sorcerian。依据理性行动，欠缺情感，几乎没有任何表情变化。曾经是小五郎的大学同学，在东京大学毕业后进入国家的研究机关，连小五郎都肯定的超凡天才，曾在大学时发表了一篇关于消化蛋白酶的论文。
有一名妹妹，认为除了自己以外其他的生命都没有意义，但只有妹妹的生命是例外的。为了让妹妹再次拥有生命，培养格雷恩吃掉妹妹的大脑并装在小鸟的身体内，但是妹妹的意识却依然没有觉醒，打算替格雷恩找新的宿主。
最后因为在小鸟体内的怜那意识希望自己别再做出令人伤心的事，直到最后才说出自己讨厌人类，就是因为人类会不理性的依照感情行动，所以为了保护真子而丧命。
斗光奈波(とこう ななみ，Tokou Nanami，声：沼仓爱美(日本);郭怡心(中国台湾))
等级：AA+级(因为隐藏自己的能力，实际上可能为AAA级)
识别号：5210
研究所所派出、追捕1107号等人的魔女。由于能力的危险性，研究所将她与其他魔女隔离，只与少部分实验人员有接触，所以非常寂寞，希望拥有不会忘记自己的朋友。在发现1107号踪迹后修改掉监控人的记忆，打算玩乐一天后再回去完成任务，在与1107号等人接触后改变心意，希望与他们成为朋友。
但监控人及时恢复而被遥控装置取出，临死前因为不希望让朋友伤心，而删除了宁子等人对自己的记忆，并将自己的人格信息写入了良太记忆中辅助他，在良太陷入危机时才会出现在意识中。
研究所纪录的能力为“视忆”，通过直视对方的眼睛，能快速读取与消除对方的记忆。由于隐藏自己修改、增加记忆的能力，真正的能力应该是“操忆”。
漫画中制造幻象阿弗洛狄忒耍了良太一番，但被良太识破。后为了能让他继续活下去而把自己的记忆删除。
沙织（さおり，Saori，声：矢作纱友里（日本）；穆宣名（中国台湾））
等级：AA级
识别号：6001
杀戮型，可以使用两个A级魔法。因无法击杀偷袭药厂的宁子和良太，被遥控装置取出而死亡。
其中一个魔法为“斩击”，可以切断6米以内的任何物体，另一个魔法为“时间倒回”，能够倒回的长度为60秒（固定而无法控制），沙织以外的人会丧失这段时间的记忆，但会消耗大量的魔力，使用后必定中断。
志乃(シノ，Shino，声：高尾雪(日本);穆宣名(中国台湾))
等级：B级
识别号：不明
和宁子等人逃脱的其他魔法使，逃亡时被喜加子使用炮击杀害。动画篇中追加了魔法为能够听懂动物说的语言，并且是由于为了保护猫咪被喜加子杀害。
村上良太（むらかみ りょうた，Murakami Ryota，声：逢坂良太、佐藤利奈〔幼年〕（日本）；蒋铁城、穆宣名〔幼年〕（中国台湾））
本作男主角，是一位想要加入NASA的高中2年生。他是天文社唯一的社员，每天使用天文台望远镜观察星空。他讨厌女生的性格在学校中相当有名，但其实只是不擅长应付。
学业成绩相当出色，全国模拟考试排名全国第3位，拥有见过一次就忘不掉的记忆能力（即超忆症）。父亲和弟弟在其2岁时因意外死去。与母亲一起生活，因为母亲工作繁忙，负责家中杂务。以做家庭教师赚外快，最近收入变成魔女们的伙食费来源。
曾经认出宁子就是黑猫，但由于让沙织发动“时间倒回”而失去这部分的记忆。被奈波约谈时因为己身的超强记忆能力加上随机应变，成功骗过奈波，想帮助奈波但最后仍来不及，奈波将她的意识转移到良太的记忆里，可能消耗良太脑袋大半的内存。
在和美被预知死亡时成功运用战术帮助和美逃过死劫，之后意外的发现原来宁子就是黑猫。在天文台被九跟瓦尔基里突袭时为了保护宁子而受重伤，但被初菜救回。天文台被突袭后将阵地转移至小五郎的家，利用PDA连络魔女猎人，以外星人的受精卵为交换条件询问有关小鸟的事。与宁子互通心意并接吻。
阿弗洛狄忒（斗光奈波）告知良太小时候与黑猫在水坝失足落水，两人掉下去的地方是V机关的研究所，当时的研究员发现他们的尸体并进行抢救，把黑猫改造成魔法使，而良太则是拥有超忆症的记忆能力（即改造人），被改造后的后遗症使他的寿命短暂。
被带到V机关与自己的父亲相见。良太让自己被洛基吃掉而拯救世界。良太的意识留在伊达中，之后宁子为了寻找良太将她与伊达的记忆合并，并和宁子永远在一起。
柱谷小五郎（はしらたに こごろ）
配音演员：[动画]伊藤健太郎
身高：185cm
年龄：32岁
良太的舅舅，与九是旧相识，药物天才，只会在步行能到的范围内生活（他连骑自行车都会晕车），所以拒绝了国外研究机构的邀请。被良太拜托仿造镇死剂。一开始极度否定魔法使，后来相信。研究了良太带来的外星人的受精卵，私下分析了不明生物的尸体。拜托认识的人将外星人受精卵中的双胞胎分离，其中一份交给了魔女猎人。
鹰鸟小鸟（たかとり ことり，Takatori Kotori，声：田所梓（日本）；穆宣名（中国台湾））
等级：B级
识别号：1107，
良太的一年级学妹，与和美同一天转入良太所在的学校。虽然同样从研究所中脱逃，但宁子等人都不记得在研究所中有看过她，身怀秘密而被研究所积极追捕。童颜巨乳，常被和美嫌胖、被初菜称作乳牛，略有天然的性格，紧张时说话会有口吃的现象。
在九所长与真子突袭天文台的事件中被九带走。身体内的朵拉希尔是九所长特别制造、名为格拉尼的特制品。曾因佳奈预见她出现在宁子和良太尸体旁并微笑，而被误认为是研究所派来的杀手。事实上会微笑是因为死去的千绘希望她在悲伤的时候也能露出笑容。
可以使用“转换位置”魔法，将自己与其他人的位置对调，但在对方戴墨镜的状况下无法发动。对调后双方的动能都会重置，但是本人似乎不清楚这项特性。能力消耗很大，使用一次之后就会直接中断。
让格拉尼觉醒，使用强大的魔法对抗真子，也因此让格拉尼孵化。其实有九所长的妹妹伶那的记忆，后被村上取出，在临死前向怜说出“哥哥，不要再做让别人悲伤的事情了，拜托你”后完全溶化。
在动画十三集改成自己按下取出按钮，并在村上赶来后溶化死亡。在漫画154话及155话再次登场。
喜加子(キカコ，Kikako，声：滨头优(日本))
等级：AA+级
识别号：5010
被派来追杀逃离魔法使的魔法使。在追杀宁子时被良太和小鸟用计逃脱，被研究所回收，受到惩罚。惩罚为鞭刑，在严刑拷打下说出了她在任务期间见到小鸟的事情。能力为“炮击”，能从口中发射强能量束，破坏力惊人，但有较长的冷却时间和发射准备，后方为死角。
黑羽宁子（くろは ねこ，Kurowa Neko，声：种田梨沙（日本）；石采薇（中国台湾））
等级：B级（只能破坏静物），其真实能力为S级
识别号：7620
本作女主角，良太的同班同学，是转学生，身穿无袖连身式的水手服加穿膝上袜、过肘手套。容貌酷似他死去的青梅竹马黑猫（本人的确是黑猫），身体经过改造后成为“魔法使”，作为实验体在研究所中度过了十年，在从研究所移送的途中脱逃。心地善良，总想着帮助别人，并且因为认为自己寿命所剩不多，若能多救一人，自己的生命就发挥了更大的作用，因此有即使失去性命也要救人的倾向。但真子曾经说过宁子以前被称为瓦尔基丽时也是非常残暴的（对此良太不以为然）。而她就是布伦希尔德。
动画第二集不经意给佳奈吃下村上的蛋糕（里头有三个蛋糕，其中两个给了佳奈，剩下一个要留着给佳奈以后享用）结果流泪，良太因此觉得太夸张。
曾被一位研究院的人托付。在一次机会下将一台神秘的终端以及外星人的受精卵交给良太，被认为是找到药的重要线索。
喜欢良太，在良太赞赏其他女生或者跟其他女生亲密接触时眼神便呈现已死状态，并会下意识的发动魔法破坏附近的物体，讨厌注射（打针）。
能够一瞬间破坏目视可及的物体，但是无法细微调节力量大小。若对象是人类则无法直接发挥作用，必须接触目标才能发动，曾经使用魔法将自己的腕力短时间内强化。只要过度使用魔法就会导致记忆像被虫蛀般消失，所以过去的记忆大多已经不见了。因为长期与社会隔绝加上记忆丧失，常识所知甚少，甚至连九九乘法表和小学一年级程度的汉字都不会。不过学习能力甚强，透过在学校上课的两三个星期，便在学期期末考中拿下好成绩，甚至超越了良太，成为第一名。
在与真子对峙时觉醒，恢复了所有的记忆，原本只能破坏物体的魔法，变化成可以破坏人体，并可以使用独自瞬间移动、防护罩及微型黑洞等魔法。
真子称宁子为妹妹，宁子觉醒并恢复记忆时亦称真子为姐姐。后向良太告白并与良太接吻。因使用能力过多而再次完全失忆，并与良太的关系变得有些恶劣，但良太若与其他女性关系变得亲密时仍会发动魔法破坏附近物体。
良太本来要和和美约会，但对方因感冒不能来，后来由宁子去传话，发展成良太与宁子约会，之后去爱情宾馆什么都没做就回去了。想到良太时仍旧会有喜爱的精神反应，但本人并不理解这种反应。从曾经随身记录小本子中找回了些许记忆。对良太的感情已经遗忘而感到难过。想到自己的胸部要给良太揉时，脸部就会通红发烫。告诉良太从随身记录小本子中所喜欢的人是良太，写了只有这份最宝贵的心意是不能忘记的。
被真希波看上并带走她到V机关。独自在房间里想着有关良太在一起的美好回忆，之后再次与良太见面。良太按下宁子御魔具正上方的按钮，变回黑猫再次恢复所有的记忆。良太为了保护宁子按下御魔具右下方的按钮，并且让自己被洛基吃掉而拯救世界。宁子为了寻找良太将自己与伊达的记忆合并，并和良太永远在一起。
若林初菜(わかばやし はつな，Wakabayashi Hatsuna，声：内山夕实(日本);林美秀(中国台湾))
等级：B级/A级(动画)
识别号：不明
在漫画为逃跑魔女们的其中之一。初登场时被真子以搜索魔女的魔法找出，因为被真子威胁要杀了朋友而交出自己大部分的镇死剂。为了测试良太而假意从高处落下，被良太舍身的行为所感动而喜欢上良太，之后夺走良太的初吻。现为天文台的一员。在良太被瓦尔基丽重伤时使用隐藏的魔法治愈良太。
动画在11集与漫画不同的地方是能力等级A，为和另外魔女们负责监视瓦尔基丽的监察者，初登场已和监察者们一起被真子杀害，因为有再生能力，知道天文台上有魔女而与主角们相遇。
其魔法为“再生”。自言就算头颅破裂也可以再生，实际上也曾在身体被粉碎的状态下成功复活，不过在没有镇死剂以及被取出的情况下还是会死。逃出研究所后，在一次为了救活被车辗死的小猫的情况下，首次尝试将能力用于自身以外的地方。最后证实再生同样可以治愈他人，但自身的身体在魔法发动时将会严重溶解。在治愈他人时魔法的消耗较大，但同时较大的消耗会造成中断，因此不会有为治疗他人而溶解至死的情况。溶解时中断虽然不会死，却需要等中断结束重新发动再生后才能恢复原状。其后在救出小鸟的作战中被真子杀害。之后因魔法发动而再生，并帮助和美复活。
在第124话中孵化，于127话中朵拉希尔回到御魔具而复活，并将死去的高屋复活。
黑猫(クロネコ，Kuroneko，声：种田梨沙(日本);石采薇(中国台湾))
本名黑羽宁子，良太死去的青梅竹马，左腋下方有三个痣。良太不知道这少女叫什么名字，于是叫她黑猫，她坚信这个世界有外星人存在，并且地球也已经被外星人侵占了。但是在带他去看外星人时，良太与她在水坝失足落水，被V机关改造成魔法使。
藤崎真子(ふじさき まこ，Fujisaki Mako，声：能登麻美子(日本);穆宣名(中国台湾))
等级：S级
识别号：不明
最强大的魔女，代号瓦尔基丽。长得和宁子十分相像，实际上是宁子的姐姐，对于宁子以外的魔女都非常残酷。性格冷酷无情、残忍暴虐，出手狠毒、杀人不眨眼，在研究所一次实验的过程中差点性命不保，但因九不顾自己的性命救她而喜欢上九，即使知道九只将自己当作道具也心甘情愿被利用。
原本拥有8种魔法，因为太过强大长期以来一直被关在研究所的最深处，并在这期间又衍生出第9和第10种魔法。为回收1107号而被研究所所长独断派出执行任务，由于其危险性，研究所派出了7名A级与AA级擅长防御、压制系魔法的魔女加以监视，但全数被歼灭。脱离管制后，利用搜索魔女的魔法，找出其他魔女并抢夺对方的镇死剂。在被佳奈攻击后又觉醒了第11种魔法“再生”。
已使用的魔法包括破坏、探知(搜索魔女)、瞬间移动、制造和控制反物质、斩击、炮击(类似于喜加子，不过，真子是用掌心发射炮击)、再生、浮空与飞行、护盾等。
漫画90话因为九千怜的死而暴走，企图杀光所有人类，漫画100话最终被觉醒的宁子制造的黑洞吸入而死。