粉发的人物角色
燕 翼(燕 つばさ(つばめ - )，声：牧野由依)
燕辩天流的继承人。水瓶座，血型O型。身高147cm，三围82-52-83。对武术家的生活感到厌倦，想过普通的生活。和普通少女一样，喜欢看少女漫画和吃蛋糕和甜点[2]，但安琪拉都不容许。幼年时因为安琪拉的严密训练，拥有高强的武术。平常不会使用武术，但当裸露在人前时便会失去理智，因而会攻击周围事物(也是因为安琪拉的调教)。因为凉是第一个当她是普通人对待的人而喜欢他，会以少女漫画的视角来美化凉的行为。为了复兴燕辩天流，曾受雇为刺客刺杀与一，但因此和与一等人成为好友。现时和安琪拉在拉面店打工赚钱。
白石和美(白石 なごみ(しらいし なごみ)，声优：みる / 广桥凉)
生日：7月21日，血型:O型，身高：144cm，三围：75 (A) /53/78
后辈的毒舌电波系一年生。TV版人设：神出鬼没的怪怪萝莉一只(实际上是一对双胞胎)，住在满是电子仪器，访如监测基地般的家中，总是在操作通讯器材，一直都在将主角的动态向某人报告，真实身份一直是谜，最后对椎名观月说出了“人类还没有到该被舍弃的时候，暂时…”，X计划监控者之一。
艾米提亚学院的风纪委员，长濑凑的同班同学，是个充满神秘的女孩，是个和名字相去甚远的麻烦制造者，基本上是心不在焉的表情，有一个双胞胎妹妹。宛如人偶一样，出场的次数很少(包括向不明人士发电报的出场)，但一出场就让人离不开眼睛，不停地做出些谜样的言行，而且随时随地都可能蹭地窜出来。最大的谜是她不知道和谁不停地在进行谜般的通信……虽然语气一副亲切的模样，但其实是貌似恭谦，实则轻蔑的毒舌派……出现的场合很少，但一出场就让人离不开眼睛。最大的谜是她不知道和谁不停地在进行谜般的通信。特征是头上的呆毛。长长的刘海遮住右眼。
游戏中的和美可谓是战斗力极强，瞬间移动，用发卡做千本，用牙刷当武器以及包括碎蛋等专门针对男性的凶残技能。但是真正的和美也是内心也是很温柔的，不过诸多让人感动的地方还是希望玩家们自己通关和美线去自行摸索
橘美琴(橘 ミコト(たちばな みこと)，声优：佐本二厘 / 叶月绘理乃)
生日：9月3日，血型:B型，身高：153cm，三围：81 (B) /55/81
双马尾，阿米提耶学园三大美女之一。《望见青空之丘》的配角。网球中的高手，曾是前作"望见青空之丘"法米尔学园网球部部长，作为网球选手。故事一年后转学到阿米提耶学园.也是准一小时候短暂的青梅竹马。温和的学姐。
鹿目圆（鹿目 まどか（かなめ まどか），Kaname Madoka，配音：悠木碧／黄紫娴（港）／克莉丝汀·玛莉亚·卡曼（英））
就读于中学2年级的平凡少女，但在正片时间轴的故事中，因其良好的魔法少女的资质，被丘比执拗地推销契约。
起初对魔法少女充满华丽的梦想，但在麻美惨死、得知灵魂宝石的真相之后有了不同的认识，对于是否缔结魔法少女的契约显得胆怯而犹豫不决，以“影响当事者的旁观者”的立场干涉其他魔法少女的行动。剧末终于确定自己的愿望，为了终结魔法少女的悲剧而与丘比缔约，成为消灭魔女的概念固定在宇宙中，在魔法少女之间以“圆环之理”（円環の理；Law of Cycles）的名称流传。
在剧场版［新篇］，做为圆环之理的概念，与沙耶香、渚2人进入焰的魔女结界。剧末遭到焰的暗算，再度成为“人类”自圆环之理分离。
魔法少女小圆
在故事中，鹿目圆自认是一个没有任何优点、且对任何人都没有帮助的人，这使得她很早就怀着“有一天能够帮助他人”的梦想。在见到作为魔法少女的巴麻美努力为了城市的居民消灭魔女后，圆就算没有愿望的诱因，也已拥有成为魔法少女的意愿，甚至开始想像自己成为魔法少女后的样子。但是受到麻美惨死的冲击[43]，她很快便失去了交换契约的勇气。尽管她仍是没有魔力的“旁观者”，仍时常会以“当事人”的立场努力尝试帮助魔法少女们，有时也因此将自己置身于危险之中[46]。此外，她也被丘比（QB）一再趁机设计而濒临交换契约的边缘，但多次均被晓美焰所强行阻止。在这一来一往的过程中，圆也逐渐了解到灵魂宝石（Soul gem）与魔法少女系统的真相。
在第10话回忆中的初次轮回，鹿目圆一开始便已成为魔法少女，并因此成为晓美焰跟进的契机。其后，为了拯救圆，焰经历了百余次的时间回溯，但两人之间的悠久因缘并不为他人所知，圆只在梦境中看过前次轮回的片段而已。魔法少女的魔力资质决定于其所牵涉的因果量，焰的轮回使得圆的因果线收束，让圆的魔力资质异常突出。其部分原理在于焰以“拯救圆”为目的而发动时间回溯，使得焰出院后的一个月成为“为了圆而存在的时间”，累积了庞大因果。依据丘比所言，圆因此成为不合理且最强的存在，在交换契约之后无论什么愿望都能够实现，甚至有着与神同等的全能力量。但相对的，圆也将成为最恶的魔女。在第10话演出的第4次轮回中，尽管圆成为魔法少女后能一击打倒魔女之夜，但随即成为“救济”的魔女，(因为人类身体没有办法承受过量的魔力)十天就可以毁灭地球。
在全剧终盘，圆一方面了解焰为了她所作的努力，另一方面也看到历史上许多魔法少女的痛苦经历，得知所有真相而不断苦恼后，圆找到了自己真正的愿望[47]。在“怀抱希望本身绝不会是个错误”的想法之下，圆向丘比许下了“将所有的宇宙、过去和未来、所有的魔女，在诞生前亲手消灭”的愿望[49][50]，从而改变魔法少女必将变成魔女的绝望，并成为“魔法少女圆”。圆的愿望使得宇宙重组，圆以魔法少女的型态出现在所有时空中，净化魔女化前夕的灵魂宝石，并引导死前的魔法少女，使之安息。鹿目圆成为“消灭魔女的概念”固定在宇宙中，既无所不在也无法被人感觉或记忆。这种魔法少女终将凭空消失的法则，被魔法少女们称为“圆环之理”（円環の理；Law of Cycles）。而在这个新世界中，鹿目圆成为自始即不存在的人，只剩下间接促进、并见证此一过程的晓美焰，还奇迹似保有“鹿目圆此人”的记忆和发带。此外只有圆的母亲询子以及弟弟达也，对圆的名字保有含糊的印象。
［新篇］叛逆的物语
在延续正篇故事的完全新作［新篇］叛逆的物语中，鹿目圆做为“圆环之理”以3种型态登场，分别是：魔法少女、最终型态（圆神）、圆环之理被撕裂后的中学生[52]。其主要以第一种型态活跃于捏造的见泷原（伪街；false town）。
所谓捏造的见泷原，是晓美焰于彻底魔女化之前，在自己的灵魂宝石内侧构筑的魔女结界。结界重现了整个见泷原，并引入一众魔法少女与圆的亲友，窜改他们的记忆，重复著一边讨伐梦魇、一边上学的虚假日常生活。遗忘自己是圆环之理的圆，也是虚假生活的其中一员。
此一状况，其实是丘比为观测圆环之理所设计的策略，但“鹿目圆失忆”则出乎丘比的预料。本来，圆环之理鹿目圆，应该前来引导晓美焰，但被丘比透过一些手段中止了。众人齐聚捏造的见泷原这个舞台，让丘比得以完整观察“魔女”“魔女化”“魔女结界”与“圆环之理”现象的全过程，解析正篇故事结局之后“魔法少女死后消失”的缘由，借此寻找支配圆的方法，企图恢复传说中的“魔法少女魔女化”的旧世界因果律。
尽管丘比深信，鹿目圆的失忆，是因为被结界窜改记忆。但事实上，圆环之理的力量与记忆已分别由美树沙耶香、百江渚2人负责运送，与圆一同进入了捏造的见泷原。由于丘比的不察，让她们得以在暗中活跃，最后协助圆阻止了丘比的阴谋。
其后，取回记忆与力量之后，鹿目圆开始引导晓美焰，但却被焰反手捕捉，且被强行分离成“做为人类的记忆”与“圆环之理”两个存在。自称“恶魔化”的焰接管了圆环之理力量的一部分，重新改写了宇宙法则，力量耗竭的魔法少女依然接受圆环的引导，但“鹿目圆的人类记忆”则被设定为“时隔三年从美国归国的转学生”，重新展开普通人的日常生活。除了立场不同，一切宛如《魔法少女小圆》的正篇故事开头。
魔法少女小圆 `The different story`
在漫画外传《魔法少女小圆 ?The different story?》故事之中，故事背景与原作电视动画相同，鹿目圆对于身为魔法少女的巴麻美有所憧憬。其后好友美树沙耶香也选择成为魔法少女并与麻美一同作战，而鹿目圆则一边思考“找到更加坚定的愿望”一边跟在两人身旁。在沙耶香因为上条恭介与志筑仁美之间的关系心烦意乱时，圆主动向上条透露其左手奇迹治愈的原因，但不居功的沙耶香谢绝了圆的好意，并打算考虑一天再对上条托出实情。然而，沙耶香在随后的战斗中魔力耗竭，灵魂宝石彻底混浊而变成了魔女[53]。
晓美焰为了圆的心情着想，遂对圆编出“美树沙耶香被魔女杀死”的谎话，但此举反而让圆更想要为了别人成为魔法少女。在最后一话，焰向麻美提出共同击败魔女之夜的计划，但是后者在听到杏子与沙耶香双双死亡的消息后陷入迷惘。焰离席后，圆亲口向麻美表示了加入魔法少女行列的意愿，并希望麻美能够“变回普通的女孩子”。就这样，对魔女化的真相一无所知的圆许下了“让沙耶香复活”的愿望，交换契约成为魔法少女。对此，焰认为是“巴麻美的言行诱发了鹿目圆的签约”，并痛责自己的失策。最后由圆、焰与复活的沙耶香一同迎战魔女之夜[54]。
魔法纪录 魔法少女小圆外传
为了寻找失踪的巴麻美，与晓美焰一同造访神滨，并结识环彩羽一行人，结为好友，共享情报。其后，应美树沙耶香之邀再访神滨时，得知麻美成为Magius之翼的一员与魔法少女的真相，受到打击的同时，开始摸索解决方法。回到见泷原后，一度被阿莉娜·格雷关在结界里。受到佐仓杏子协助、逃脱后，结队攻入神滨，最终促使麻美复原，众人汇合。在Hotel Fenthope（ホテル?フェントホープ）崩坏之后，与众人对抗被Magius召唤到神滨市的最强魔女－魔女之夜。
在电视动画版第1季，只在片头曲画面、第10话的麻美回忆片段中现身，第13话提到了名字。
顺带一提，作为圆环之理的她于本作也是存在的，但由于环彩羽引发的各种蝴蝶效应使得她无法随便干涉本作的世界，一旦强行干涉就会对世界产生不好的影响。
魔法少女小织
在漫画外传《魔法少女小织》的故事中，拥有预知能力的魔法少女美国织莉子得知魔法少女系统的真相后，为了阻止拥有强大魔法少女资质的鹿目圆变成最邪恶之魔女，遂与吴希里华合作掀起见泷原的“猎杀魔法少女”风波，以便杀害圆。在这个时间轴，圆只是一名未曾见过丘比（QB）的普通中学生，与美树沙耶香、晓美焰结为好友，但未曾接触巴麻美。
在故事尾声，织莉子对见泷原中学发动攻击，大量师生无端遇害。焰被迫变身应战，并嘱咐圆躲藏于安全处。尽管最后织莉子遭到焰、麻美以及佐仓杏子的致命攻击，但仍在临死前成功击毙了远在墙外的圆，这使得焰带着懊悔与悲痛继续踏上时间的轮回。
渡边星（渡辺 星（わたなべ あかり），声：大西沙织）
是药院次郎的夫妇实习对象，暗恋着天神岬波。
身材出众，淡蓝色的眼眸，有着一头及腰的粉色长发。发型多变，在学校喜欢将头发束成两个团子状，耳朵上戴着长链状的耳环，衣服上总会有一两个扣子没扣上，胸前装饰着一个大蝴蝶结，左边大腿上戴着一个花圈。平时穿的都是短裙。
个性活泼开朗，与周围的朋友都能很好的相处。看似大胆开放，但是在与药院次郎互动中，会感到害羞。
渡边星看到药院次郎与樱坂诗织之间的互动，十分吃醋。便向药院次郎提出要更进一步的『夫妇实习』，被次郎拒绝，生气的说不和次郎继续当任实习夫妇了。次郎希望继续和渡边星担任夫妇，便去找渡边星表露自己的意愿。渡边星被次郎的言语所感动，初现好感。
后藤一里(後藤 ひとり(ごとう ひとり)，声：青山吉能)
本作主角。负责吉他与作词。秀华高中一年级。生日2月21日。血型O型。
个性阴沉并有沟通障碍，有时会因为过度的妄想或对事物的期待而产生奇特的发言与行为举止。个人演奏时有不错的实力，然而因不擅与人交往的个性而在乐队中难以完全发挥。在网络上以“guitarhero”的名义投稿吉他的演奏动画。
绰号是“ぼっちちゃん”。
bilibili译名为“后藤独”。
雀丘利·潘兰杞（チュアチュリー·パンランチ/Chuatury Panlunch）
CV：富田美忧
所属地球宿舍的驾驶科1年级生。昵称为雀雀。
讨厌歧视地球人的天宇人，经常为此与人争执。
搭乘由旧世代的学院训练机修复而成的雀雀专用学院训练机。
缔儿(しめじ，Shimeji，配音员：赤崎千夏)
设定生日为04月6日(白羊座)。粉红色的长发上别着花型发夹的少女。
擅长料理与和菓子制作的妹妹系玩偶。绘画不太熟练却有着丰富的想像力。是涡芽个人标记的设计人。喜欢打扮。
采用的战斗方式是徒手格斗。虽然战斗从简，但发火时会被称为“暴走的缔儿”，并爆发出高阶的战斗能力。
要时总是表现得平易近人，曾经有被主人抛弃的过去。所以，即使当初涡芽对她待以真心，也无法信赖她。后来在一次的战斗危机时，看到涡芽舍身帮助她后，愿意重新相信她的主人。
发觉小町真实身份后，在4人(除了玛德琳已经知道小町的身份外)中最先取回对小町爱情的玩偶，却看似无法放下与涡芽的羁绊，最后还是与莎莎罗她们共同回到涡芽身边。
樋井(ひいちゃん，声：野中蓝)
和室见一样用博多腔说话，称呼室见“姐姐”，但和室见不是姐妹，而是在附近长大。个性天真烂漫，加上又是博爱主义者，但对海豚有过于溺爱的倾向，在海洋生物间很受欢迎。名称由来是福冈市的樋井川。很关心别人，经常想把熟识的海洋哺乳类介绍给室见，试图修复室见和海洋哺乳类的关系，但室见坚决不肯接受。主食是海藻类植物，不吃鱼贝类。
野野原柚子（野々原 ゆずこ（ののはら ゆずこ），配音：大久保瑠美）
主角
情报处理部的成员，3月24日出生，A型血，有一个姐姐。
喜欢恶作剧，经常说些有趣的事情来逗乐唯和缘。意外地有相当可靠的一面。
实际上成绩相当优秀。
从轻音乐部与美术部借来吉他及球型关节人偶来看，在学校的人缘很广的样子。
有着一副眼镜，但是因为“不喜欢被人认为看起来很聪明”的理由，平常并不会配戴。
负责每次社团活动后的总结，但总结常常文不对题。
爱莲娜・皮普尔斯(エレナ・ピ-プルズ，Elena Peoples) CV：小见川千明(日本);
“斑衣笛手”的IFO少女驾驶员。
战斗时不太明白要考虑什么，我行我素中缔造出不少惊奇。酷爱二次元的亚文化，关键时刻时总是把ACG方面代入说话之中。
作为朋友，会亲近苍并一边旁观著，后来发现自己也开始喜欢对方。
深信自己是与迷失时空的艾蕾卡有着亲子关系并且于5年前被她舍弃，因此孤独面对陌生情况的她，当时只有顺势盗用某个死者的背景继续生存。纪录显示，爱莲娜本来是驻守在某个研究设施当中。
当知晓艾蕾卡存在于现代，其情绪便渐渐变得不稳定，期望对抛弃她的人作出报复。她甚至因此而背叛失去权威的“蓝色世代”，以本属金发女孩小队的后备机作交易，转投位高权重的美军，让自己可以继续用军事力量追逐艾蕾卡。
不过，那段过去只是她凭着脑内零碎的片段作出推断。以幻灵体出现的艾蕾卡其后证实，自己只是在公元1981年的加勒比海，把爱莲娜从冲击性庞大的珊瑚岩爆炸中拯救出来。然后因不想对方踏上迷失时空的旅途，而要在5年前把她遗下。后来在关玛姬的调查，亦确认爱莲娜本质确实是1981年事件的失踪者，本名为“爱伦・布鲁克斯(エレン・ブルックス，Ellen Brooks) ”。
知道真相的她一度情绪失控，直至苍等人好好安抚才可以解放多年来的心结，再次回归“斑衣笛手”。