Харухи Судзумия
Ученица первого класса старшей школы (аналог десятого класса в России) — персонаж, на котором сосредоточен сюжет повествования. Одноклассники считают её эксцентричной, вспыльчивой, но очень красивой. Харухи хорошо проявляет себя в спорте и по большинству предметов общего курса выступает «получше многих». Умеет хорошо петь и играет на гитаре, знает английский язык, неплохо дерётся, сообразительна и наблюдательна. В общественной жизни никакого участия не принимает, упорно избегает общения и большинству посторонних кажется нелюдимой. По её же словам, её интересуют только пришельцы, гости из будущего, параллельных миров, экстрасенсы и другие загадочные личности. Обычные люди раздражают её, она не желает иметь с ними никаких дел. От скуки Харухи даже основала школьный кружок «Команда SOS», посвящённый поискам инопланетян, призраков и вообще всего необычного.
Перед тем как Харухи создала «Команду SOS», она вступала на пару дней в каждый из уже существующих кружков своей школы, чтобы проверить, есть ли там что-нибудь интересное. Но все варианты были отвергнуты после непродолжительного рассмотрения, поскольку не смогли ничем удивить и заинтересовать Судзумию, хотя в большинстве кружков были бы рады видеть её в своих рядах из-за успехов Харухи в школьных дисциплинах.
У Харухи есть несколько странностей. Например, она каждый день недели носила разные причёски и бантики определённого цвета, пока Кён не сказал, что ему понравился «понедельниковский» вид. После этого она перестала менять причёски, отказавшись от косичек и выбрав жёлтую ленточку. Кроме того, Харухи не стесняется одноклассников и, к всеобщему смущению, может переодеваться у всех на виду. Много раз мальчики приглашали её на свидания, но Харухи встречалась с ними от пяти минут, но не более одной недели из-за того, что её совершенно не интересуют нормальные люди.
Харухи слишком серьёзна для своего возраста, относится к человеческим чувствам утилитарно и прозаично. Не хочет влюбляться, так как боится потерять из-за этого голову. Не ценит окружающих людей, относясь к ним, как к неодушевлённым объектам. Использует Асахину как сексуальную игрушку, которую она насильно раздевает и одевает в неприличные костюмы, фотографируя её в «сногшибательных» позах. Завидует размеру груди Асахины, которая больше, чем у Судзумии, и постоянно норовит потрогать её. Во время спора с президентом компьютерного кружка сначала ставит на кон Юки и Асахину, а потом и собственное тело.
Несколько различных групп людей видят в Харухи причину ряда инцидентов, случившихся приблизительно за три года до того, как она перешла в старшую школу. Одни убеждены, что Харухи стала причиной трещины в пространственно-временном континууме; другие — что по воле Харухи ряд личностей получил ментальные суперспособности. Третьи верят, что Харухи Судзумия представляет собой первое в своём роде отклонение от нормы в процессе создания и распада потоков данных во вселенной. Под пристальным вниманием обеспокоенных путешественников во времени, паракинетиков и неземных форм жизни Харухи Судзумия продолжает скучать и искать в жизни приключений

Юки Нагато
Единственная, кто оказалась в «Команде SOS» не по инициативе Харухи. Юки Нагато была участником литературного кружка, но перешла в команду Судзумии вместе со своей комнатой, которую та у литературного кружка отобрала. Юки всегда невозмутима, спокойна, не проявляет никаких эмоций и, похоже, вообще избегает разговоров — хотя и даёт прямые ответы, когда её спрашивают. Кроме любви к чтению и учёбе её отличает талант работы с компьютерами, которая доставляет ей настоящее удовольствие. Беспрекословно исполняет приказы Судзумии, как бы глупы они ни были.
На самом деле, Юки не человек, а «человекоподобный интерфейс», присланный на Землю межгалактическим сообществом информационных сущностей для расследования причины невероятно большого, по их меркам, «информационного взрыва», произошедшего здесь три года назад. Юки способна манипулировать потоками данных Вселенной, что на практике даёт ей возможность вносить некоторые модификации в окружающий мир. Обычно носила очки, но перестала после того, как Кён сказал, что без очков она выглядит симпатичней.

Ицуки Коидзуми
Обладатель сверхъестественных способностей, был принят в клуб как «таинственный новичок», поскольку то, что Коидзуми перевёлся в школу в середине учебного года, было, по мнению Харухи, довольно загадочно. Ицуки работает в секретной организации, известной под названием «Агентство» (яп. 「機関」), которая состоит из экстрасенсов, наделённых три года назад уникальными способностями. Организация, в том числе, обеспечивает защиту человечества от «Божественных существ» (「神人」 синдзин), сражаясь с ними в отдельных слоях реальности, называемых «замкнутыми пространствами».
Коидзуми спокоен, уверен в себе, всегда улыбается и соглашается с любыми причудами Харухи без колебаний, даже не пытаясь сомневаться в их логике. Отчасти он поступает так потому, что считает Судзумию Богом того мира и старается всегда поддерживать её в хорошем настроении, боясь того, что мир может ей наскучить и она ненароком его уничтожит. Ицуки часто даёт длинные детальные разъяснения, делая пространные жесты руками — что хорошо видно, например, в отснятом «Командой SOS» фильме. Со временем стал заместителем Судзумии

Цуруя Сан
Цуруя — подруга Микуру-младшей. Самая заметная особенность Цуруи — громкий голос. Обладает гиперактивным характером, что вызывает постоянные насмешки и критику окружающих. Большую часть информации о «Команде SOS» она получает от Микуру и часто говорит — «Я много о тебе слышала от Микуру».
Не являясь членом «Команды SOS», она играет важную роль в снимаемом ими фильме, «Приключения Микуры Асахины — Серия 00», и, кроме того, помогает бейсбольной команде Харухи в 4-й серии.
Еще одной интересной особенностью являются очень длинные волосы, которые достигают её ступней, и маленький выступающий зуб, который заметен, когда она улыбается или смеётся (что бывает очень часто).

Глава Компьютерного Исследовательского Общества (яп. コンピュータ研究会部長 Компю:та Кэнкю:кай Бутё:?)
Ещё один персонаж, имя которого в сериале не раскрывается. Единственное, что о нём известно — это первая буква его имени — «Я». Ему и его клубу «посчастливилось» оказаться соседями с «Командой SOS», и с помощью шантажа Харухи конфискует у них самый лучший компьютер и заставляет провести Интернет. Он не собирался прощать этого и проверил сайт «Команды SOS», чтобы убедиться, что они действительно используют компьютер, и это стало одной из причин роста числа посетителей на счётчике сайта.
Он увлекается компьютерами и вместе с другими членами «Компьютерного Исследовательского Общества» разрабатывает собственную стратегическую игру, которую они назвали «День Стрельца III». Позже он вызывает «Команду SOS» на бой в этой игре, поставив 4 ноутбука на кон, а со стороны «Команды SOS» — возврат конфискованного компьютера. Обнаружив, что «Компьютерное Исследовательское Общество» жульничает (используя так называемый «map-hack»[1] - возможность видеть всё игровое поле), «Команда SOS», с помощью способностей Юки, устраняет в процессе игры возможность жульничества и побеждает. Несмотря на потерю четырёх ноутбуков, Глава Общества доволен тем, что нашёл талантливого компьютерного хакера — Юки, с которой он договорился об участии в деятельности его кружка.

Сестра Кёна
Не слишком много известно о младшей сестре Кёна. Её имя также остаётся в секрете, как и настоящее имя брата. К ней обычно обращаются как к младшей cестре Кёна (яп. キョンの妹 Кён но Имо:то?) или сестрёнке (яп. 妹ちゃん Имо:то-тян?). Ей 11 лет, учится в 5-м классе младшей школы. У неё есть любимый кот — Сями. За весь аниме-сериал у неё всего несколько сцен, где она говорит.
Она — беззаботная и весёлая: например, она спряталась в сумке Кёна, чтобы вместе с ним отправиться на отдых. Она очень понравилась всем членам «Команды SOS», особенно Микуру, с которой она общается как с сестрой.
От неё друзья брата узнали его прозвище. Она услышала, что тётя зовёт его «Кён» и стала звать его так же. Когда друзья были у него дома, они переняли прозвище от сестры и стали называть его так в школе, что совсем не радовало Кёна, но забавляло сестру.