芙琉奈(フリュネ，声：津田美波)
16岁的巫女，由修道院抚养，后来因私自出走而被追捕。幸而遇见了克莱因而得救。登场时穿着巫女服。情绪表现毫无保留，因此会有突然流泪及一把抓着克莱因的时候。诚恳地为克莱因永远灿烂的笑容而许愿。没有羞耻感，即使被看见裸体、当众换衣服也不在意。游泳是裸泳。
虽然剧中并没有明确点出，不过芙琉奈被修道院的大司教(也就是自己的养父)染指过的可能性很高，然而在动画第八集，芙琉奈却被大司教执行类似处女审问的检查，故此疑虑有待商榷。做为芙琉奈似乎都得接受“污秽”。其养父称她为“NO.152589”
拥有“芙琉奈”之名的女性，也被称为“钥匙”。自身也身为“钥匙”。本作的芙琉奈，除了16岁的身体外，还有因为知晓了爱，所以才能做为神的容器。
僧院中有许多“芙琉奈”，毫无用处的就会被打上烙印然后消失。目前只有一个“芙琉奈”被扶养长大——也就是本作的女主角。
作为奈莎的灵魂所准备的肉体容器。
之后与奈莎结合，共同使用一个身体，并且与克莱因住在一起。
奈莎(ネッサ，声：花泽香菜)
外貌约10歳的女孩，被封印在胸针内而产生的分身幻象，可以完成维持少女的形态，而且更拥有其他分身缺乏的触感。个性开朗具活力，经常脸带笑容，也爱新奇探索事物，但在克莱因面前较偏向隐瞒她跟芙琉奈的关系。
是最初存在于这世上与“芙琉奈”拥有相同面孔的少女，被称为神的少女身上所寄宿的人格，即是灵魂。
拥有强大的力量，是可以破坏及拯救FRACTALE系统的钥匙。
克莱因(クレイン，声：小林优)
男主角，14岁，在FRACTALE系统下的边境小岛上居住。住所内有父母的电子分身监察他的生活。个人偏好收集FRACTALE系统成立前便存在的古老物品，包括婴孩时与父母真身在一起的影像数据。对FRACTALE系统下的世界，遇上真人的机会减少而感到无奈。喜欢芙琉奈。
在第6话收到一台照相机，而送他相机的那名男子，正是克莱因的父亲，但是克莱因并不知道。
