长门有希(ながと ゆき，Yuki Nagato)
配音：茅原实里(日本);冯嘉德(中国台湾);梁少霞(中国香港);Michelle Ruff(美国)
宇宙人。故事开始时为北高的一年级学生(自《分裂》开始升为二年级)，身高154cm，是被SOS团占用的文艺社教室的仅存部员(学生会认定为文艺社社长)，平时话不多，总是面无表情地看书(多是厚厚的精装书，或是印着看不懂字符的哲学书)，仿佛就像是房间摆设一样不言不语。长门一人独居在高级公寓内。她的真正身份是由存在于宇宙中的“信息统合思念体(Data Integration Thought Entity)”的人型终端机，在故事开始前三年所制造(也就是凉宫春日进入初中后，自觉该脱离平凡，开始热衷追求怪异事情的时间点)，用来与有机生命体接触的联系装置人型界面(Humanoid Interface)(角川中文版中译作外星人)，目前的任务是观察凉宫春日。她拥有借着“改变空间信息”来操控物件的能力(如把球棒变成自动击出本垒打，将课室的桌子变为尖矛)，并经常在各个事件中暗中发挥能力协助而深受阿虚信赖，曾多次拯救阿虚性命。因此在阿虚的内心独白有“长门大明神”的称号。即使不使用违反物理定律的操作也可以轻易侵入任何连在网络上的电脑。在人类的世界里，长门几乎是超自然的存在。
除了书本外对电脑研究社自创的游戏也有点兴趣。初登场时的造型是个眼镜娘，在朝仓刺杀阿虚未遂后因阿虚的意见改为无眼镜的造型。随着故事的发展，她也逐渐露出各种感情。在《凉宫春日的消失》中，长门改变了世界。(长门自己的解释是累积的错误造成的。)
古泉 一树(こいずみ いつき，Itsuki Koizumi)
配音：小野大辅(日本);于正昌(中国台湾);李致林(中国香港);约翰ny Yong Bosch(美国)
超能力者。春季才转校到北高1年9班(自第9巻《分裂》升读2年9组)的男高中生，现任SOS团副团长。身高181cm。脸上总是挂着一副“人畜无害”的温和微笑，对同级同学亦会经常使用敬语。其就读的1年9班是理数系的特别升学班。不仅头脑好，运动神经发达，而且长相美形，因此在女生间的人气很高。
由于“迷之转校生”的属性而遭春日拐到SOS团，期后被春日任命为副团长。在故事中是类似智囊、总是带着微笑的角色。根据当时心情的不同，古泉脸上的笑容会有很微妙的差别。而他脸上的“人畜无害”的笑容，亦是古泉一树最突出的人物特色。喜欢玩各式各样的桌上游戏，并经常带不同种类的桌上游戏到社团教室和阿虚玩，但技术都十分烂。喜欢对阿虚说哲学理论(多半和凉宫春日有关)，经常让阿虚抱怨连连。
真实身份是超能力组织“机关(Agency)”的一员，是位只能在闭锁空间中发挥超能力的超能力者，平时一样也是看不出任何特殊之处的普通人。由于工作与凉宫春日的精神不安定而做成的闭锁空间有关，所以对凉宫春日的精神状态尤其关心，并自称是研究凉宫春日精神状态的专家。在《凉宫春日的消失》中，古泉是唯一一位仍待在春日身边的SOS团团员，根据阿虚的说法，是“那个世界的古泉，爱上了那个世界的春日。”
虽然自称为“机关”的末端，但在《凉宫春日的惊愕》中，橘京子对阿虚指他就是组织的领导人(本人无意识，实际上此言是否为真也无从确定)。
凉宫 春日(涼宮 ハルヒ/すずみや はるひ，Haruhi Suzumiya)
配音：平野绫(日本);傅其慧(中国台湾);郑丽丽(中国香港);Wendee Lee(美国)
本作的女主角，身高158cm。北高1年5班(第9卷‘分裂’开始升为2年5班)的学生、SOS团团长。黑发黑眼(原作插图和动画中是茶色)。阿虚的同班同学，总是坐在阿虚的后面(不管怎么换座位都因春日威能而这样维持着)。入学时虽然有及腰的长发但是现在只有及肩的长度了，头发上系着黄色的发带。
因为聪明加上容貌姣好，所以在东中表露性格前受到很多男生的告白，虽然没有拒绝，但是很快就会把他们甩掉(根据谷口所说最短5分钟、最长1周)。身体素质很高、性格是综合自我中心、旁若无人、唯我独尊的。情感起伏很大，时常情绪不稳定。不喜欢退缩，只要遇到有趣的事就要实行到底。似乎没什么一般常识，其实意外的具备理性。
原本一直过着平凡的生活，但自从在小学六年级时看了一场棒球赛后，便发现自己原来是十分渺小的，生活也跟大众一样平凡乏味。因此，她在初中开始改变自己，不断做出各种怪事(如在晚上潜入学校操场画奇怪的符号等)，希望借此发现超自然的事物，因此在东中和北高都是无人不晓的名人。
虽然主张“恋爱是一种病”，但对阿虚只注意长门或看到实久瑠绑马尾的样子，甚至对阿虚过去的恋情都相当在意。本来能在男生面前换衣服的后来却会因为要换衣服而把阿虚赶出部室，可以看成把阿虚当成一位异性来对待。和阿虚一起进入闭锁空间的原因似乎也是看到阿虚和实玖瑠的样子而嫉妒了。心底深处似乎对他很有感觉。另外意外的有过“别人的恋爱才不会插手”的发言。
据推测，凉宫春日有堪称与神相称的力量，但是本人对此完全没有意识到，每次在无意识的情况下使用了力量而造成阿虚等人的苦恼。如在不高兴的时候会无意识产生闭锁着空间，而闭锁空间中的透明生物神人会大肆破坏。她力量没有限制或范围，完全按照春日好恶产生，毫无法则。而关于她的力量之所以没有无止境的发动造成世界的改变，按照古泉的推测是她虽然经常发表没有理据的发言和行动，但是内心其实还是对这些不可思议的物事进行了否定。
3年前，在中学1年级时因为不明的某事而促使“情报爆发”、“时空断裂”和“超能力者产生”。
渡桥泰水
日文：渡橋 泰水(わたはし やすみ)
在《凉宫春日的惊愕》中的α时间中唯一通过春日入团考试的学生。名义上是北高的一年级新生，但实际上只是伪装成高一学生的初中生而已。
促使SOS团的众人从分裂的时间中恢复正常的关键人物。
在事件结束后下落不明。据古泉的分析，泰水的真实身份是凉宫春日无意识中为防护而设下的分身(“渡桥泰水”的平假名略略调整后接近“我是凉宫”)，事后与本体春日融合了。
阿虚(キョン/きょん，Kyon)
配音：杉田智和(日本);刘杰(中国台湾);黄启昌(中国香港);Crispin Freeman(美国)
本作的男主角。阿虚其实是他的绰号，身高170cm，《凉宫春日的惊愕》时为17岁。口头禅是“やれやれ”(“够了够了”或“唉唉”)，负责故事旁白的角色。虽然故事以凉宫春日为中心，但故事是以阿虚的第一人称角度所口述，对凉宫的评论大都是吐槽。故事开始时为县立北高一年五班的学生，家有双亲跟一位妹妹，还有《凉宫春日的叹息》中捡来的雄性三色猫三味线。小时候渴望遇到有趣、不可思议的事件，但当他明白到“外星人、未来人、超能力者、异世界人等等”都只是虚构的，便渐渐地开始习惯现实，希望平凡地度过一生，直到遇上了凉宫春日。自从被春日强行拉进SOS团后，便常因春日的鬼主意而忙得不可开交。
他是SOS团唯一的正常人(据古泉的推断)，因此常会对春日的无理命令及众人对春日的服从态度感到不满并抱怨(大多是对春日及古泉的抱怨，亦是此作的特色)。对朝比奈实玖瑠有好感，并能察觉到长门极微的表情变化。也是几乎唯一一位会劝告春日的人。根据古泉的说法，他是春日“在现实世界唯一想在一起的人”。常常要解决春日有意无意间所闯的祸，在这个时空拥有煽动春日的最大能力。虽然经常抱怨，事实上他是十分向往SOS团的生活。
在《凉宫春日的分裂》中，佐佐木提到阿虚本名的形容为“形象如此高贵，宏伟的名字”。
从古泉的结论来看是个完全普通的一般人。但是作为被春日选中的人、春日的王牌，各组织也对他投以相当程度的重视，认为他是类似“钥匙”的存在。事实上在SOS团中也只有他对春日有意见(其他的成员都相当顺从春日)。
个性是爱讲道理但是又是个很好的听众(被佐佐木评为即使是怎么样的讲者对着都能放心地说话)，老实人，但是也有斥责太过分的春日或对打算处分长门的情报统合思念体提出警告这样热血的一面。
虽然决定作为SOS团中的旁观者。但是在第4卷‘消失’的事发生而回到平凡生活之后又对SOS团每天快乐的生活很在意。
约翰·史密斯
John Smith(ジョン・スミス)
阿虚在《竹叶狂想曲》的时光旅行中，回到三年前的七夕接触春日时使用的假名，当时的阿虚帮助年少的春日在操场上涂画标志，因此春日在后来真正初次和阿虚见面的时候就对他隐约有所印象，但之后春日始终不知道阿虚就是约翰·史密斯。这名字也成为了《凉宫春日的消失》中阿虚和失去记忆的春日的最后连系。在第3卷‘烦闷’中的“竹叶狂想曲”中回到3年前的七夕夜晚的阿虚对当时还在读初中1年级的春日喊出的伪名。这春日与阿虚的初次邂逅其实是SOS成立的源头。“让世界变得更热闹的凉宫春日团”这个名称本来也是从“请多多关照把世界搞得轰轰烈烈(热闹)的约翰·史密斯!”这句话中引申的。(此话是《凉宫春日的消失》中再次从未来回到过去的阿虚喊出的。)
虽然春日还没察觉到“约翰=阿虚”这个事实但是在初次看到阿虚的对话中就有问道“我是不是曾经在哪里看过你啊，在很久以前?”。
在第4卷‘消失’中阿虚对被改变的世界中的春日说出这个名字并且修复了世界。之后这个名字就被当成让春日能力觉醒的王牌而封印着。
朝比奈 实玖瑠(朝比奈 ミクル/あさひな みくる，Mikuru Asahina)
配音：后藤邑子(日本);林美秀(中国台湾);林元春(中国香港);Stephanie Sheh(美国)
未来人。故事开始时为北高的二年级学生(自《分裂》开始升为三年级)，身高152cm，有一副可爱的娃娃脸及不相称的巨乳，有不少男生支持者，被谷口喻为“北高的小天使”。因为春日说需要童颜巨乳萌吉祥物的角色而被强迫加入SOS团。她原是书法部的学生，现在则是SOS团的女仆兼吉祥物，并因对“筹募SOS团活动经费有功”(在收费的情人节巧克力抽签大会上吸引了数以百计的参加者)而被凉宫春日任命为SOS团副副团长。常被春日强迫做各式各样的角色扮演，并在社团教室电脑中留有许多精彩的照片(被阿虚设为隐藏独占)。在SOS团的指定工作是为团员泡茶，为了做得尽善尽美，更会亲自购买优质茶叶来服务其他团员。
性格胆小、怕事，不时哭丧著脸的样子。左胸上有一颗星形的痣，自己却不知道。她的真正身份是来自未来的调查员，但是因为阶层低而没有任何特别的能力跟权限，跟普通人没两样。由于规定限制，只要谈话内容涉及禁止谈论的事项，就会用“禁止事项”代替。在《朝比奈实玖瑠的忧郁》中因为自己的无能而感到苦恼。每当自觉与阿虚有任何较亲密举动都会紧张不已，为了让凉宫与阿虚之间的既定事项能够出现而要求阿虚与自己保持距离。麻醉药在她身上的效用产生时间比较慢，因此在《凉宫春日的阴谋》中被橘京子怀疑她以前也曾经被麻醉药迷晕。
年龄不详。古泉对朝比奈不知道未来动向的现象作出了以下的解释：朝比奈的无知是由于上头的管制，令她无权限取得相关信息。因为基于“人们若知道未来的信息，就必定会回避对自己不利的事情”的假设，如果朝比奈的行动泄漏了未来的信息，过去(现代)的人就可从其行动对未来作出推测及分析。作为身处于现代时间的驻守人员，朝比奈既可以执行其任务，亦能将未来的信息保密。