冬海爱衣（冬海 愛衣（ふゆうみ あい），声：无／茅野爱衣）本作女主角之一，锐太幼稚园时期的青梅竹马和私订婚约者。就读县立羽根山高中一年3班。自尊心强，个性认真，成绩排名全校第3。和父亲、弟弟住在一起。
十年前和锐太一起就读若叶幼稚园星组，当时称锐太为小太。因父亲的工作需要而经常搬家，当年夏天搬家转学，在离开前向锐太告白并私自订下婚约，约定十年后在自制的结婚申请书上盖章，事实上锐太当时仅随口应付并无认真思考而对此事没太大的印象，但爱衣却始终惦记着。后来就读与薰相同的小学，从小一同班到小四。小五第一学期时又搬到外县市，直到高一春天才搬回羽根山市。和锐太与薰都算是青梅竹马，不过和锐太接触时间太短且刚好与千和错开。
在羽根山高中担任风纪委员，因自演乙之会引发很多问题而企图将其解散。在执行解散自演乙之会时被千和与真凉等人嘲讽没男友而编了个自己有个高富帅的大一男友——村田·米歇尔·大五郎（村田?ミシェル?大五郎），其实是爱衣的熊玩偶(田村)+某本书的作者+爱衣父亲的名字(冬海大五郎)为虚构的名字。随后真凉不断企图套出米歇尔的存在是个谎言，而让爱衣为圆谎而越扯越大。虽然真凉始终怀疑爱衣说谎，但锐太当时却认为她是纯真的。后来锐太想起与爱衣的回忆后，爱衣便以当时的婚约想强迫锐太与她结婚，但事发太突然加上揭露男友米歇尔的存在是个谎言让锐太无法接受而即时脱逃。后来为了瞬间拉近与锐太的距离而撤销解散自演乙之会的计划并跟着加入。
我娇小姐大赛结束后锐太听从冴子的建议，将真凉外的人甩掉避免进入修罗场世界，于是锐太企图当着爱衣的面前撕毁结婚申请书，却因见到爱衣难过的表情而心软迟迟无法下手，最后锐太手指被结婚申请书边缘划破使之沾上手指的血印让爱衣由悲转喜而失败（但那张结婚申请书是自制应该不会有法律效用）。不过后来自行撕毁，决定要与其他女角一起平等的竞争锐太。
长大后出现傲娇性格，一和锐太有机会接触谈话时会异常高兴，但发现自己言行举止失控后便会立刻改口转移话题。因此被冴子直接称为“傲娇小姐”。一直想要让锐太在结婚申请书盖章，因此只要有任何可行的机会便会变得烦躁且积极，想和锐太结婚到任何手段都可以。
厨艺非常好，甚至还超过善于厨艺的锐太，所以是四位女主角中能力最强的(品学兼优、文武兼具、主妇力超一流)，堪称是本作品中最会隐藏自己优点的女主角。
樱井爱娜(櫻井 アイナ(さくらい-)，Sakurai Aina，声优：茅野爱衣/中国台湾：石采薇)
咲森学园高中1年级生，广播部成员，配戴眼镜的少女。经常和遥人、照子、久间一起行动。
和流木野一样不喜欢胡萝卜。
是第一个将遥人等驾驶员的行为称为“神附体”的人，极大地缓解了遥人的压力。
在库费亚潜入“Module77”救援阿德莱伊时，被古菲亚机的机枪扫射引起的爆炸吞没而死亡。
伊吕里(いろり，声：茅野爱衣)
本作主要女配角之一。为当代名匠花柳斋的得意之作〈雪月花〉三部作品之一的〈雪〉之人偶，为三姊妹中最年长的姐姐。夜夜和小紫称她为“伊吕里姐姐”。
有着几乎与夜夜如出一辙的面容以及银白色的发丝，负责侍奉在硝子左右，并且对夜夜特别的关心。
魔术回路为〈冰面镜〉，有着极强大的破坏力，能够瞬间冻结眼前所见的一切事物。单独战斗时就能压倒辛格，空间制压能力极为优秀，是三姊妹中战斗能力最强的。
个性沉稳，甚至有些许固执，对谁都是彬彬有礼，对硝子与雷真的话特别遵从。但对于“家族”的态度就很容易激动，还会因此说出极危险的发言。
与感情直接表达在外的夜夜不同，情绪较为内敛。随着故事的发展也慢慢有了奇妙的发言与举动。
对姊妹们极为关心，并常常对不怎么听话的夜夜进行说教，小紫则是感觉她很可爱而少对她训话，让夜夜有时会因此感到嫉妒。不过有时会因为关心过头的缘故而让言行举止看起来像个笨蛋姐姐一样。有时也会支持着丧失了自信的妹妹们。
在侍奉硝子的同时也负责处理家务，尤其擅长料理。
对有关恋爱与情欲的话题很不拿手，说话会因此结巴。
因为雷真把三姊妹当成人类看待而抱有着比感激更多的感情，夜夜诱拐事件后这方面就更为明显，然后会因此故意或无意识的加入雷真身边的女性们的战争之中。
比良平千咲(比良平 ちさき(ひらだいら ちさき)，Hiradaira Chisaki，声：茅野爱衣(日本)，Brianna Knickerbocker(美国))
身高：160cm，体重：52kg。
外表成熟，但心思纤细敏感的中学生。
对爱花来说就像是姐姐一样。
喜欢光，但不想因告白破坏四人关系，希望现时的关系能一直持续下去。
自己内心的感受一直被纺看透，对此事偶会感到不满。
感情上不果决，会否认自己的真实感情，有时候会突然激动起来，变得让人难以捉摸。
是汐鹿生四人组中最不希望四人关系改变的人。但讽刺的是千咲却是在冬眠时唯一清醒、被留在陆地上的海村居民(明是被海村驱逐)，并认为在伙伴冬眠的五年中自己背弃他们“明明不希望大家改变，自己却是改变最多的人。”
5年后成为护士学校的学生。在5年前渔船祭后失去家人、朋友以及归宿，被纺的爷爷收容，寄住在木原家，因为不希望改变，而不愿意直面自己的情感，直到最后放下执念，接受了自己其实在朝夕相处之下，喜欢上纺的事实。
在高中时木原爷爷在家吐血晕倒入院，担心至极，希望身边所珍爱的人不要再被夺走。
官方发售BD的广播剧中提到，千咲于13集渔船祭后，失去家人和朋友的打击成为她挥之不去的心魔，无法弥补的罪恶感让千咲有了心病(幻听)，每当产生后悔(罪恶感)的情绪时，耳中便会传来阵阵像是在斥责她的海浪声。
琪雅拉·托斯卡纳 (Chiara Toscana)
日文：キアラ・トスカナ
配音：茅野爱衣(日本);黄珽筠(中国台湾);顾咏雪(中国香港)
被“大地四神”称为“闪烁之箭”的二代极光射手，于小说15集首次亮相，与师傅(后来也成为恋人)萨雷共同对抗革正团的萨拉凯尔，后来在化装舞会发动的战争(即小说16集之后)中也有活跃的表现，也骑着箭镞型神器“卓娅”。
十和野心(十和野 心(とわの こころ))
就读私立梅之森学园1年A班。流浪猫同好会的新成员。在“stray cats”帮忙。
是俗称的“腐女”，能通过家康的超难宅知识问答测验。国中时因为兴趣被排挤而拒绝上学，上高中后为了避免事态重演，都不和班上同学交流，隐藏自己的兴趣，随着和流浪猫同好会成员的交流渐渐解除心防。在第七集最后，因为误解了仁的话，又逃离了现场，后来巧解开了误会并把她带回来。
当时巧的温柔话语让她喜欢上巧，“stray cats”的三名少女带着复杂的心情欢迎她加入。
莎耶(サーヤ，Saaya) 配音：茅野爱衣(日本);成瑶孆(中国香港);娜塔莉·胡佛(美国)
15岁，艾咪的同事兼好朋友。平日相当大方，但对金钱明显著紧。富有魅力的表现为不少男女所憧憬。经常与艾咪三人行动。身材丰满。
原住在其中一艘中型船阿尔蒂米娅号，有着担当主要驾驶员的哥哥，亦有众多弟妹，父母似乎早逝。后来船舶在一次暴风雨下被摧毁，在莱德的协助下渡过难关。
白(しろ，声：茅野爱衣;国语：醋醋)
十一岁，生日为2月16日，身高138cm。空的妹妹，特征是雪白的头发和红色的眼睛。
拒绝上学、没有朋友、有沟通障碍。是记忆、语言及数理能力超乎常人的天才少女，不被常人理解而受孤立。懂得十八国的古文，三岁时便能运用多种语言。能在短时间内学会一种语言[k]，但此举实为“解读”而非“学习”语言。
在游戏方面擅长以数学为主的计算类游戏，达到预知游戏结果的程度，在纯粹计算而不受自由意志影响的游戏方面无出其右。同时擅长国际象棋等两人零和有限确定完全情报游戏及第一人称射击游戏，曾对战能大胜世界国际象棋大师的程式，并在先后手交替下取得二十连胜。在“ ”中负责实行。
一岁的时候就会说话，令听到那句话的母亲十分恐惧。在“白色墙壁的建筑物”度过了两年。三岁时遇到当时十岁的空并进行了二十场游戏对战。最初白取得压倒性胜利，但逐渐被空无法预测的心理战术击败，最终以十比十打成平手。结果使白生平首次感到游戏之乐，并自觉受重视而从此和空亲近。
有兄控倾向，对空有很深的情意，并希望在成年后与他在一起;在异世界中经常以自己未成年为理由，阻止空与其他异性交往。
在空白宣布全面挑战兽人种后，因为空一度消失而惶恐不已[l]，尔后借由周遭异常之处抽丝剥茧，进而找到迎战克拉米的棋盘位置及己方最后三枚棋子，并推测空的下棋方式完成并胜出游戏，令空得以重现。
在吸血种布拉拇求助时识破他的真正身份，对天翼种得胜后从自己与吉普莉尔的对话中得到灵感，确切了海栖女王恋爱游戏的攻略条件，成为游戏通关的关键。
在挑战帆楼的“双六”游戏中，曾经获取了共十六粒骰子而成长至18.533…岁，却发觉自己是萝莉体型。经分析判断空为萝莉控，决定在旅馆浴室引诱他，却被他避开;最后因为吉普莉尔和初濑伊野的出现而失败。
《这本轻小说真厉害!》女性角色排名2015年获得第十名。
《这本轻小说真厉害!》女性角色排名2016年获得第七名。
米妮克·维·萨德(dominique，ドミニク・ド・サド，声：茅野爱衣)
吸血鬼名家萨德家的女儿，昵称为“多米”，黑色长发的女性。和大一岁哥哥(实际为双胞胎哥哥)路易同为诺亚的青梅竹马并对他百般照顾，对诺亚抱有淡淡的爱慕之心。是名比男性更加帅气的女性，实际上小时候相当害羞，在路易死后才会逼自己变得和路易一样帅气。
亚丝菲·阿尔·安朵美达(アスフィ・アル・アンドロメダ，Asfi Al Andromeda，声：茅野爱衣)
等级：Lv.4(对外宣称Lv.2)
称号：万能者Perseus
种族：人类
职业：冒险者、魔道具制作者
武器：卡诺瓦短刀
发展能力：神秘、调合、雕金
身高：164cm
魔法：卡洛夫·阿勒古尔
“荷米斯眷族”的团长，能制造许多道具，包括使装备者附有透明状态的“黑帝斯头盔”以及飞天鞋“塔拉利亚”。
原某海国的公主，被主神拐来当冒险者。
是为荷米斯的各种行为善后的人。
力量 F 398
耐久 G 278
灵巧 C 631
敏捷 D 545
魔力 I 67