サム 声：クレール・ギュイヨ（フランス版）/松井菜桜子

主人公3人組の1人。本名はサマンサ。
緑の瞳に赤毛のロングヘア。緑のトラックスーツを着用する。落ち着きがあり冷静な性格。
お気に入りの場所は美術館。記憶力がよくクイズ番組に出るほどの秀才。歴史・科学・数学は得意だが運動や車の運転は不得意。多くの場合、危険な状態の脱出法はサムが考える。好みの男性は真赤な薔薇に愛の詩を添えてプレゼントする秀才。好物はタコ料理。WHOOPに選ばれた理由は幼少の頃からの頭の良さ（映画では数秒でルービックキューブを揃えたり、身近な物を利用し遠くの物を取ったりした）。家族連れに変装する際は家族の父親役。

クローバー 声：フィリー・ケイタ（フランス版）/村井かずさ

主人公3人組の1人。青い瞳にブロンドのセミロング。赤いトラックスーツを着用する。ミーハーで軽い性格。
お気に入りの場所はショッピングモール。買い物とおしゃれと恋好き。イケメンに弱く学校、任務関係なく出会ったイケメンに見とれてしまう。ただし必ずしもそうではなく、男に興味が無くなったこともあった。ちなみにイケメン好きは母の遺伝。好きな食べ物は寿司。憧れの都市はフランスのパリと日本。嫌いな物はネズミ。特技はローラースケートと短時間でブランド物を買うこと。髪に関してはうるさく、髪を踏んだり下手に切ると大激怒する。マンディとは3人組の中で最もライバル関係で、恋人を取られたりすると妄想の世界で鞭打ちにしたりする（逆にマンディの妄想の世界で刑務所に閉じ込められたこともある）。愛車はマゼンタ色の車で、運転は3人の中で最も上手い。運転中はテンションが上がり、信じられないほどの強さを発揮する（しかし、それが原因で運転の度に違反切符を切られることもしばしば）。また、悪役の使う機械などによる被害に遭うことが多い。WHOOPに選ばれた理由は幼少の頃から秘かな行動の得意さ（映画では誰にも気付かれずに人の写真を撮ったり、母に気付かれず物を取ったりした）。家族連れに変装する際は家族の母親役。

アレックス 声：セリヌ・モージュ（フランス版）/南央美

主人公3人組の1人。本名はアレクサンドラ。
茶色の瞳の黒のおかっぱ頭で、黄色のトラックスーツを着用する。子供っぽい性格。彼女の両親は二人とも中国人です。
お気に入りの場所はスポーツジム。ドジで失敗したり、敵に捕まって危険な目に遭うのは殆どがアレックス。運動神経は良くサッカーとリレーは大得意で、その運動神経の良さからWHOOPに選ばれた。しかし、当初は運転はサムに並んで下手であり、頭はあまり良くない。サンタや宇宙人などは全て信じており宇宙人が目の前にいても冷静に挨拶をする。嫌いな物はカエルで、見ただけで倒れる。他にも狭い所が苦手。好みの男性は筋肉質のスポーツマンで、クマのぬいぐるみをプレゼントしてくれる男性。家族連れに変装する際は家族の運転手、娘とその他の役。

ジェリー・レウィス 声：ジャンクロード・バスケス（フランス版）/小林清志

主人公たちの上司の中年男。表向きの職業はホテルの支配人。毎回主人公3人組の任務の際には彼女たちを色々な所からWHOOPの本部に連れていくが、本部があるフランスでの任務の際には、逆に外で休憩中の自分が本部に連れていかれた。格闘能力は高く、並みの悪党には負けない。第4話と第86話では、主人公3人組の特訓のため、敵役を演じた。スピンオフ作品『アメイジング・スパイZ!』にもスパイZの上司として登場している。テレンス曰く、幼い頃はウォンバットを飼っていて自分より大事にしていた。そのウォンバットの名前をWHOOPの暗号にしている。

*ヘフェスタス 声：小林清志

経緯は不明だが、火山の炎により、顔に大火傷を負い、醜い姿になった。全世界の人を自分と同じようにするため、世界中の火山を噴火しようとした。実は3人組のテストをするためのジェリーの変装だった。黒いローブを着用。何故か部下（WHOOPのスパイ）も醜い姿。

*ナタニエル・ハッシュ

WHOOP

ブリトニー 声：田村ゆかり

時々、主人公3人組の手助けをするチームメンバー。黒髪ロングヘアで、青いトラックスーツを着用する。

ブレイン

表向きはビーチバレーチームのキャプテンだが、正体はWHOOPのスパイ。ある事件以降クローバーと相思相愛になる。

グラディス 声：ローラ・プレジャン（フランス版）

シーズン3とシーズン4に登場するAI。

ディーン 声：ビリー・クロフォード（フランス版、第76話 - 第78話）

第76話から78話まで、第86話、第126話に登場。

マンディー 声：セリヌ・モージュ（フランス版）/小林希唯

ビバリーヒルズ高校に通うお嬢様。主人公3人組のライバルで、左目の下に泣き黒子のある黒髪の女。幾度か主人公たちと対立しており、戦績（?）は互角だが勝負に勝ってもいい結果にならないことも（ただし、一度サムに恩を感じて彼女に好意的な態度を見せたことがある）。稀に事件に巻き込まれたり、悪役に協力するなどの形で主人公たちと対決することがある。途中から出番が少なくなる。

ドミニク

マンディーの親友。赤黒い髪でショートボブの女。

ケイトリン

マンディーの親友。黒髪ウェーブヘアで色黒の女。

アーノルド・ジャクソン 声：ドナルド・レニュ（フランス版）

ビバリーヒルズ高校の男子生徒。主人公3人組の同級生で、ステレオオタク。非常に賢いが、社会的に無能であると気付くと少し不快になる傾向がある。メガネがトレードマーク。

デビッド

主人公3人組やマンディーが憧れるイケメン。いつも4人で取り合いをしている。

ギャビー 声：クレール・ギュイヨ（フランス版）

サムの母。髪はサムに似ているが赤毛でなく茶髪。物は見た目より安全性を重視する。

ステラ 声：フィリー・ケイタ（フランス版）

クローバーの母。

カルメン 声：セリヌ・モージュ（フランス版）

アレックスの母。（ヒスパニック）。

フォーベ

マンディーの母。

ミンディー

第107話から登場。マンディーのいとこでマンディーと同じ性格をしている。

バージル・オリバース

コーヒー店を経営する男で、主人公3人組の協力者。

ティム・スカム 声：ギヨーム・オーサ（フランス版、第1期 - 第3期）、パトリス・ボドリエ（フランス版、第4期）

第3話・第36話・第60話・第79話・第83話に登場。
元WHOOPの武器開発技術者。20年前にWHOOPの技術を悪用したためジェリーに解雇された。ジェリーの仕事を引き継いだ振りをし、ティム・スカムの綴りを逆さから読んでマック・スミットという偽名を使いWHOOPに戻ってきた。アレックスいわく「悪い奴の中で最高にいっちゃっている奴」。36話では刑務所を脱走し、WHOOP時代の発明で3人の母親を操って復讐しようとした。

ヘルガ

第16話・第51話・第79話・第83話・第96話・第97話に登場。
表向きはファッションデザイナー（クローバーも知っていた）。第16話では地図にない島で人を動物人間化し、その皮で毛皮のコートを作ろうとした。クローバーもネコにした。最後は暴走した動物人間たちに動物に変える液体に落とされ、複数の動物の要素が混じった姿になった。第51話では自分のデザインした服を見捨てられたことへの復讐のため、刑務所を脱走。一度着ると脱げずに体を締め付け、最終的に爆発する服を販売。しかし、湯気が弱点だった。

キャンディー・スウィート

第17話・第94話に登場。チアガール志願だったが、オーディションに落ちた女性。その復讐として爆弾を搭載したロボットを使い、チアガールに憧れる女性を吹き飛ばそうとした。

ジェリー博士 声：ダニエル・ベレッタ（フランス版）

第25話・第47話に登場。
地球温暖化を研究していた優秀な学者。研究をしている内に人類の無謀な行動に嫌気が指し、世界を氷河期に戻そうとした。チェスが趣味。自称「孤独を愛する男」。クローバーを「氷の女王」にしようとしたが、クローバーに風邪をうつされた。47話ではクローバーとマンディーを間違えた。

ジェラルディン・ハスク

第42話・第67話・第87話・第110話に登場。WHOOPの採用試験に落ちた女性。復讐のため、自身が結成したスパイチームを使った自作自演の活躍によってWHOOPを解散に追い込んだ上で億万長者になろうとした。

ウィラード

第45話・第64話に登場。
幼い頃から計算の検定を受けようとすると「計算が遅い」と言われ、リレーでは「足が遅い」と言われて断られ続け、嫌気が指した。やがて、大人になってからの本職であるクローン研究の最中、分子のスピードを遅くする方法を発見。それを利用した機械を発明し、人々を遅くした。自称・元マッド・サイエンティスト。子持ちでもあるが、子供たちは忙しくて会ってくれないらしい。

ミーナ・ビーズボトム

第56話・第71話・第79話・第83話に登場。

ブーギ・ガス

第58話・第79話・第81話・第83話・第96話・第97話に登場。

ヘイズ

第68話・第117話に登場。

テレンス・レウィス 声：ジャン・クロード・ドンダ（フランス版）/有本欽隆

第76話から第79話まで・第81話・第83話・第96話・第97話まで登場。
ジェリーの双子の弟である犯罪者で、彼とは犬猿の仲。強さはジェリーと互角。一度ヘルガらと組んでWHOOPの本部を乗っ取ったが、主人公たちの活躍により逮捕されている。

ジャズ・ハンズ 声：パトリス・ボドリエ（フランス版）

第89話・第119話から第121話までに登場。

マニー・ウォン

第90話・第151話に登場。

ヴァイオレット・ヴァンデルフリート

第91話・第151話に登場。

ステイシー 声：マリカ・ヘンドリクス（英語版）/こおろぎさとみ

第106話に登場。

イヴ・モンブラン

第114話・第151話に登場。

マーチン・ミステリー（マータン・ミステール） 声：アレクシ・トマシアン（フランス版）

第118話に登場。16歳。マーチン・ミステリーの主人公で女好きである。パートナーのダイアナ・ロンバードと原始人のジャバがいる。今回は雪男事件でスパイズと手を組む。アレックスが気に入っている。

モム（MOM） 声：ローレンス・デゥーランス（フランス版）

第118話に登場。センター（Center）のボス。ジェリーとは知り合い。通信のみ登場。

第3期から第5期までタイトルは「Totally Spies!: Under Cover」。

日本では第76話から78話までジェティックスで放送されたが、それ以外は放送されていない。

日本未放送

No.	邦題	原題	備考
79		Triplés de Rêve
80		Le Choc du Futur
81		Perdues dans le Temps
82		Un monde parfait
83		Frères Ennemis
84		Alex Déménage
85		Méga Mandy
86		Une Croisière sans Fin
87		Arnold le Magnifique
88		Jerry Superstar
89		Mime-Toi de tes Affaires
90		Une Manucure d'Enfer
91		Bouquets Piégés
92		Princesse d'Enfer
93		Totalement Givré
94		Sis-KaBOOM-Bah!
95		La Beauté Plastiquée
96		Totalement Pas Spies Part. I
97		Totalement Pas Spies Part. II
98		Un Ennemi Trop Craquant
99		Foot de fou!
100		Les Spies à la ferme
101		Les Spies dans l'espace
102		Totalement Grillées! Part. I
103		Totalement Grillées! Part. II
104		Totalement Grillées! Part. III

日本未放送。第108話から第110話まではブレイン編、第115話から第117話まではブリトニー編、第119話から第121話まではジャズ・ハンズ編。

No.	邦題	原題	備考
105		Le Lycée Éternel
106		La Colocataire Diabolique!
107		Un Cours Diabolique!
108		Super Mamie
109		Le Nouveau Petit Ami
110		Le Retour de Géraldine
111		Le Clan des Diaboliques!
112		Des Gymnastes d'Enfer!
113		Pizzaïolos d'Enfer!
114		Une Mode d'enfer!
115		Attaque virtuelle
116		Aéro-WOOHP
117		L'Hôtel des Abysses
118		Totally Mystère!	マーチン・ミステリーとクロスオーバー
119		L'attaque du sushi géant
120		Miss mic-mac
121		Le Monde des Mimes
122		La Mascotte Infernale!
123		Coup de Théâtre!
124		WOOHP-tastic!
125		Totalement Pas Groove!
126		Zéro le Héros...
127		Ho-Ho-Ho-Non!
128		Totalement Crado!
129		Totally Fini? Partie 1
130		Totally Fini? Partie 2

日本未放送

No.	邦題	原題	備考
131		Mandybook
132		Une Vie de Chat
133		Jeux vidéo Zéro
134		Super Mega Dance Show
135		Miss A Tous Prix
136		Tel Est Pris Qui Croyait Prendre
137		Mariages Et Sabotages
138		Célébrité Volée
139		Les Délices De Grand-Mère
140		Le Cœur Éternel
141		Duel au Concours Canin
142		La Fureur des Poupées Mandy
143		Patineuse d'enfer!
144		Abominable décorations!
145		À L´Abordage!
146		Trent se rebelle
147		La Chute du Skateur
148		Qui Est Qui?
149		Poudre de clowns
150		Astro mais pas trop!
151		Dirigeable en déroute
152		La loi de la jungle
153		Télé Danger
154		Espionnes en solo
155		Totalement Versailles (partie 1)
156		Totalement Versailles (partie 2)

日本未放送。

No.	邦題	原題	備考
1		A Totally Spies Halloween Special
2		A Totally Spies Christmas Special

日本では未公開。