本作品のタイトル『ゼーガペイン』はキャッチコピー「消されるな、この想い 忘れるな、我が痛み」から採られた“是我が痛み（これ わが いたみ）”という意味が込められている（縮めて“是我痛”とも書く）。

本作は『ガサラキ』を手かげたサンライズ第9スタジオが母体となり製作されている。マイクロソフトが企画段階から協力しており、本作のメカアクションは一部を除き3DCGで作画されている。

16:9比率ハイビジョンサイズで制作されており、地上デジタル放送・BSデジタル放送・アニマックスではフルサイズ放送。地上アナログ放送では両サイドをカットして4:3サイズ放送。AT-Xでは16:9比率レターボックスサイズで放送。

メディアミックスプロジェクト「プロジェクトゼーガ」の一環として作られており、アニメ本放送同年にXbox 360で販売されたゲームソフト2作品、アニメ放送が終了してから3年後の2009年に発売した小説と設定を共有している（ゲームの詳細はゼーガペイン (テレビゲーム)を、小説の詳細は『ゼーガペイン 忘却の女王』『ゼーガペイン 喪失の扉』を参照）。他に、アニメの番外エピソード3篇を収録したドラマCD「OUR LAST DAYS」も制作された。

主人公のソゴル・キョウ役を演じた浅沼晋太郎は、本作がテレビアニメ初出演である。ヒロインのカミナギ・リョーコ役の花澤香菜も、本作がアニメ出演2作目であり、本格的なレギュラーは初めてだった。今作で初ヒロインを演じた花澤は本作出演を機に、声優業に本腰を据えることになる。浅沼と花澤以外にも、門脇舞（現：門脇舞以）、井上麻里奈、中尾衣里ら新人、またはキャリアの浅い声優がキャスティングされている。第22話エンディングでは井上麻里奈のイラストが流された。

シンギュラリティやバーチャルリアリティ、ループなどの要素を取り入れたSF作品であり、難解で倒錯した世界設定を丁寧な演出で数話をかけて視聴者に体感させるシリーズ構成となっているため、ファンの間では「ゼーガは第6話まで待て」と、自嘲気味に言われることがある。また、テレビ放送版では毎回OP映像が変わるなどの趣向が凝らされた。

2010年9月に、Blu-ray BOXが受注限定生産でバンダイビジュアルより発売された。作品の舞台となった舞浜で記念イベントが開催され、朗読劇『ゼーガペイン・リーディング 消されぬ想い』が上演された。最終回後を描くオフィシャルなエピソードだが、再演やソフト化はされていない。

2013年、「パチスロゼーガペイン」が稼働。アニメパートは新規に制作されており、ラストシーンを始め、オリジナルにはないカットが随所に追加されている。台詞はオリジナルのキャストにより新たに収録された。

2015年、8月31日、テアトル新宿で「ゼーガペイン プロジェクトリザレクション 8.3.1.2015」が一夜のみ上映された。第21～26話に「パチスロゼーガペイン」用の新規映像を交えて再編集を施し、新規のオープニングを加えた約100分の長篇作品となっている。

2016年3月、AnimeJapan2016にて複数の企画が発表。放送10周年を記念して、BD-BOXの一般発売が決定。さらに、新作カットを入れ再編集した新解釈の劇場版「ゼーガペインADP」が、10月15日から新宿ピカデリーなどで公開。また、テレビアニメでは名前だけ登場した「カノウトオル」らのキャラクター設定画が公開された。

2016年8月に開催された「サンライズフェスティバル2016満天」にて『超圧縮・ミズハナ編』として公開された、第6話から第16話までの物語（アルティールがデータを奪取されてからリョーコがサルベージされて不完全復活するところまで）を再編集した特別編集版『ゼーガペイン Memories in the shell』が同年10月8日と12月24日、テレビ埼玉にて地上波放送された。

2019年、高島雄哉によるスピンオフ小説『エンタングル：ガール』が東京創元社より刊行された。2020年、同作者による新作小説が刊行予定であることが発表された。

2023年に、ゼーガペイン PROJECT REUNION（プロジェクト・リユニオン）において後日譚となる『オルタモーダ編』の制作を発表。

続編企画として『ゼーガペイン・ゼロ』がある。アニメ化のほか、舞台版も検討されていた。その構想の一部は、朗読劇「消されぬ想い」や総集編「ゼーガペインADP」にも反映されている。『ゼーガペイン ファイル サルベージ』に掲載された設定資料によれば、シリーズでは描かれなかった「冬」が舞台となる。

作品中では西暦2022年の一学期と夏休みの最終日までを繰り返しているのだが、放送当時の2006年はまだスマートフォンが発表されておらず、当然だが主人公たちはガラケーを使用している、後にパチスロ版で追加された新作カットではスマートフォンを使用している場面があり、そのため2016年の劇場版ではガラケーを使用していたかと思うと、追加された別のシーンではスマートフォンを使用しているという不思議なことが起きている。

舞浜市に住む高校生のキョウは、自分が中学時代に起こした暴力事件が原因で廃部寸前となった水泳部を立て直そうと必死になっていた。そんなある日、ミステリアスな雰囲気のシズノ先輩と出会う。そしてキョウは彼女に呼ばれ、生徒会長のシマが司令を務める戦艦「オケアノス」へと召喚され、人型兵器「ゼーガペイン・アルティール」に乗り、「ガルズオルム」と呼ばれる敵と戦うこととなる。キョウはゼーガペインの存在する無人の都市群を、ゲーム内の架空世界だと信じ込む。

だが、違和感に気付いたある日、ゲームだと思っていた荒廃した世界こそが現実であり、キョウが高校生活を送る舞浜市のほうが量子コンピューターサーバー内で処理されている仮想空間であることを知る。生物としての人類は既に滅亡しており、自分も幼なじみのカミナギ・リョーコも「幻体」と呼ばれる人格記憶体であり、コンピューターに保存されたデータでしかないという衝撃の事実を告げられる。

その昔、ナーガという科学者が量子コンピューターを実用化した。やがて彼がCEOを務めるI.A.L社は軍事分野などにも手を伸ばし巨大コングロマリットへと成長。そして間もなく、致死率98%の「オルム・ウィルス」が世界中に蔓延した。人類は死を回避するため、世界各地に作られた量子サーバーの中で、人間の記憶や思考・人格・肉体の特徴などをデータ化した「幻体」となって生きることを余儀なくされた。思想や宗教上の理由で幻体化を拒んだ人も多くいたが、疑心暗鬼に陥った人々は世界各地で戦争を始め、世界人口はわずか数年で激減し、ついにサーバー内の幻体だけが残されたのだった。

しかし、それらはすべてナーガによって仕組まれたものだった。ナーガはかねてより時間の加速した量子サーバー内で人間を進化させる「無限進化」を提唱しており、それを実現するためにウィルスを使って人類を追い詰めたのだった。その後ナーガはガルズオルムを組織し、I.A.L.社のロボットを使い、環境実験空間「デフテラ領域」を世界中に作り始めた。だが、ループを観測しサーバーコントロールから離れた存在「セレブラント」達は対抗組織「セレブラム」を設立。彼らはシマが開発した「ゼーガペイン」を始めとする光装甲を纏った「ホロニックアーマー」に乗り、荒廃した現実世界でガルズオルムと戦い続けていた。

また、キョウも以前からセレブラントの一員であり、シズノと共に戦っていた。しかし、先の戦闘で重症を負い、記憶を含めて初期化されていたのだった。自分たちがデータでしかないことを改めて知ったキョウは激しく苦悩するが、命がけの戦いや、友人との喧嘩、仲間の死を体験するうちに、幻体であっても心があり、痛みも感じる自分たちは間違いなく「生きている」ことを実感する。そして幼馴染のカミナギを新たなパートナーとして迎えたキョウは、決意を新たに戦いに身を投じると同時に、学園での青春を謳歌してゆく。

しかし、ガルズオルムはゼーガペインのデータを奪い、アンチゼーガを開発する。バックアップデータから何度でも蘇るガルズオルムの兵士・アビスとシンが乗るアンチゼーガ・コアトリクエの攻撃によって、カミナギが戦闘不能に陥ってしまう。そしてさらに残酷な事実を知ることとなる。それは、夏が終わる頃、量子サーバーが一度初期化されること。莫大な情報を処理できる量子コンピューターにも限界があり、西暦2022年8月31日の午後0時になれば同年の4月5日に戻ってしまい、友人との仲直りも、水泳部の復興も、全てがなかったことになってしまうのだった。キョウは残されたデータによって奇跡的に回復したカミナギを拠り所として、再び実体のある人間に戻ることを目標に戦い続けることを決意する。そして最終決戦の時が近づく。

北極にわずか24時間弱で地球を覆い尽くしてしまう超巨大デフテラ領域「サバト」が出現する。シマは月にあるガルズオルムの本拠地「ジフェイタス」への侵攻と、幻体を肉体のある人間として復活を可能にする「リザレクションシステム」の奪取を決断する。

戦いは熾烈を極め、オケアノスを月へと転送するため次々とセレブラムたちが犠牲となっていく。オケアノスは月へと到達するが、パワーアップしたアンチゼーガ・マインディエが立ちはだかる。キョウたちはその戦いの最中、ガルズオルムの量子サーバーに取り込まれ、その中で量子サーバーと同化したナーガと対面する。ナーガはセレブラントたちを仲間として受け入れようと提案してくるが、キョウは、人々の心の痛みを理解せず、あまつさえ不死の幻体となった自らを神と称するナーガの提案を拒絶する。

再びアビスとシンとの戦いが始まり追い詰められたその時、キョウ達は別のサーバーへと転送される。そこには「僧」と名乗るナーガの弟子が現れる。彼はナーガに心酔していたが、後にその考えに疑問を持つに至り、ガルズオルムに対抗するため、自らのクローンであるシマと、ゼーガペインを含む兵器技術をセレブラムに与えたのだった。ナーガと異なり今を必死に生きようとするキョウに、僧はパワーアップしたゼーガペインを授ける。

バックアップを破壊され、後がなくなったアビスとシンはナーガによって舞浜サーバーへと送り込まれ、街を破壊し始めるが、キョウたちもナーガによってサーバー内に転送される。ナーガの目的はあくまで進化を観察することであり、アビスたちとキョウたちを戦わせることによってさらなる進化を促そうと目論んでいた。そしてナーガはシズノにガルズオルムに戻るよう語りかける。シズノの正体は、ナーガが創りだした人工幻体であった。しかし、それを知ってもキョウはシズノを仲間だと叫び、シンを倒す。そしてキョウはリザレクションシステムによって悲願であった肉体を手に入れ、舞浜サーバーとリザレクションシステムのデータを入手する。仲間たちの手によってジフェイタスは壊滅し、残るアビスもキョウによって倒され、戦いは終わりを告げる。

戦いが終わったことで舞浜サーバーに余裕ができ、初期化の期間が1年へと伸び、同時に元に戻る肉体を持たないシズノを人間へと変える方法も発見される。一足先に肉体を得たキョウは、再びみんなと触れ合うために、リザレクションシステムの組立に精を出すのだった。

登場人物の名前は大概、水や海などに関係のある単語または字が入れられたり、外国語で水・海に関係する単語そのものをモチーフにしている。

セレブラム

幻体の中でもサーバーのコントロールから離れた存在となった者「セレブラント」たちによって組織された、ガルズオルムに対抗する集団。覚醒時や状況に応じて額に “セレブアイコン” と呼ばれるホログラフィーマークが現出するのが特徴。規模は小さいものの、ゼーガペインなどの兵器によってガルズオルムの活動に対抗する。サーバーのコントロールから離れて自分の意志で行動できるため、サーバーが「リセット」されても、データが初期化されずループする世界を生きつづける。

セレブラムとは「大脳」の意味。そもそもの意味は名士、重要人物といったもの（セレブリティ）で、唯我論やパラノイアなどで自分自身を「特別な存在」であるとみなす（思い込む）ことをさす。

オケアノス

セレブラムの活動拠点の一つ。シマが設計開発した日本を拠点とする飛行母艦の名称。物語は主にこのオケアノスを中心に展開する。

十凍 京（ソゴル・キョウ）

声 - 浅沼晋太郎
本作の主人公。16歳の高校1年。身長176cm。体重65kg。クラスはD組。出席番号は8番。典型的な熱血系キャラだがテスト問題を完璧に解くこともあるなど頭が良く、博学な面を見せることが多く、女子の人気を集める。廃部寸前の水泳部を立て直すため、部員集めに奔走している。「有り得ねえ」が口癖。
シズノと出会い、セレブラントとして覚醒。以後ゼーガペイン・アルティールのガンナー（機体操縦要員）として戦いながら、次第にこの世界の真実を知っていく。一時は自分が現実と信じていた世界がデータに過ぎないと知って自暴自棄に陥るも、幻体でも生きていることに変わりはないと悟り、舞浜サーバーを守るためにもガルズオルムと戦う決意を固める。メドレー・リレーの担当パートは自由形（クロール）。
過去のガルズオルムとの戦いで一度「死んで」いる。「死ぬ前の彼」は冷静沈着で思慮深いが非常に繊細な性格であった。実は、シズノとは小学校のとき、隣の席同士であったこともある。
現在の彼は、幻体バッファの残滓から幻体データを復元された存在であり、「死ぬ」前の記憶がほとんど失われているが、ガルズオルムとの戦いの中で次第に記憶を取り戻していく。直情型で大雑把な性格であり、以前とは異なる特徴を持つ。また、（幻体になる前と同様に）リョーコと相思相愛の関係である。
「気をつけろ　ミサキシズノには関わるな」というメッセージをはじめ、シズノと行動を共にすることに警鐘を促していたのは過去のキョウであった。未来のキョウが過去のキョウの行動に縛られず、自分の意思で行動してもよいという思うゆえのメッセージであった。
最終決戦にてジフェイタスにあるリザレクションシステムを使用し、ただ一人実体化する。アビスを倒した後は現実世界の地球でリザレクションシステムの完成を目指すこととなる。実体化後にはすべての失われた記憶のみならず、失われたかつての人格をも取り戻す（ガルズオルムの技術が関係している可能性がある）。さらには現在のキョウをベースに人格統合にも成功した模様。
10周年イベント『10th Anniversary ゼーガペインSBG 夏の始まり@舞浜サーバー』にて、誕生日が2006年7月16日と明かされた。
一度「死んで」しまう前を描いた映画『ADP』では、物語当初よりセレブラントに覚醒している。既に記憶の欠如が見られ、特に家族の最後に関しては思い出せないでいた。

守凪 了子（カミナギ・リョーコ）

声 - 花澤香菜
本作のヒロイン。16歳。身長160cm。体重46kg。キョウの部屋の対面に住む、お隣さんにして幼馴染。趣味はビデオ映画撮影で夢は映画監督。明るい性格で周囲の人々をひきつけて和ませ、いつの間にか彼女のペースに引き込んでいく才能を持つ。
以前よりキョウとは幼馴染以上の特別な感情を持っていたが、相思相愛の関係になってからも、シズノと以前のキョウの関係を気にしている。キョウやシズノとの交流を通し、旺盛な好奇心と鋭い直感も手伝ってセレブラントとして覚醒、以後はキョウのウィザードとなり、ウィッチとしての才能を発揮し共に戦う。
アルティール搭乗中に不意打ちをうけて死亡。その後、彼女の残存データがサルベージされるが完全に復元できず、舞浜サーバー内での平時は昏睡状態となってしまう。シンに幻体を修復された後は昏睡からは回復するものの、感情を失った状態となる（どちらもゼーガペイン・アルティール内では通常に戻る）。ゼーガペイン・アルティールに搭乗した状態で舞浜サーバーにダウンロードされてからは感情を取り戻す。
最終話のラストシーンでは、リョーコらしき妊婦がお腹の子に「早く生まれておいでよ。世界は光でいっぱいだよ」と語りかけている。この女性についてはリザレクションシステムの早期完成によりキョウと結ばれたリョーコ説や、キョウとリョーコの子孫説が存在する。また、お腹の子についてもキョウとリョーコの子供説、そのままでは実体化できずキョウとリョーコの子供として実体化したシズノ説、キョウとリョーコの子孫説などが存在する。中にはキョウはリョーコの実体化前に寿命を迎えているという説もあり、女性の正体やお腹の子供についてははっきりしていない。
ドラマCD版で、舞浜サーバーからオケアノスへの転送時のトラブルで声のデータが破損した（現実でいうと声が出ない状態）ため、シマの気まぐれで修復されるまでタルボの声のデータで代用された。
映画『ADP』では、中盤にセレブラントに覚醒する兆しを見せ、未来の記憶（TVシリーズでの活躍）を垣間見る。
小説『エンタングル：ガール』では、映研で自主映画『世界の終わりの夏の一日』を撮っていたが、リセット後に覚醒し、一緒に映画を制作したチホやカノウが喪失したことを知る。

三崎 紫雫乃（ミサキ・シズノ） / イェル

声 - 川澄綾子
本作のもう一人のヒロイン。17歳。身長168cm。体重48kg。はかなげでかつ神秘的な雰囲気で芯の強さも持ち合わせた少女。キョウに「沢山の男子が見惚れる」と言わせた美人でもある。キョウを戦いに引き込み、また彼の導き手でもある。シマと多くの謎と秘密を共有する本作の重要人物。キョウたちの高校では転校生（3年生）として在籍している。物語当初はキョウ、途中からはクリスと組みウィザードとして戦う。実際は、唯一の心を持つAIであり、人工の幻体である。バージョンは4.31。
“以前の”キョウの恋人だった時期があり、その時になんとなく“三崎 紫雫乃”という名をつけられた。また、深く関わった人物が様々な不幸に見舞われた経験から、自分を自称“不幸を呼ぶ魔女”と呼ぶ癖がある。薄幸のキャラにはロングヘアーとメガネが似合うとかなり強く思い込んでいる。アーク曰く、「空気を悪くする名人」。
人工の幻体であるが故に皆と違って還るべき肉体を持たず本来であれば消えてしまう存在であったが、復元システムのバージョンアップによりシズノも皆と同じく一人の人間として復活できる方法をマオが最終話にて発見している。
全ての戦いが終わった後は記憶を失った状態で一人の学生として過ごしている。このためマオたちから一人の人間として復活できることを知らされても先輩が冗談を言っていると受け取り微笑んでいた。
映画『ADP』では、アルティール完成時のキョウと出会い、そして最初の別れまでが描かれる。セレブラム内ではイェルと呼ばれていたが、初出動の際にキョウの欠落した記憶にあった名前から「ミサキ・シズノ」の名前を贈られている。

島（シマ）

声 - 坪井智浩
18歳。きわめて早い段階でセレブラントとして覚醒し、セレブラムを組織した、シズノと共に「世界の真実」を知る人物であった。現在はセレブラムの空母“オケアノス”の司令としてキョウたちを指揮する一方、キョウの高校に在籍し生徒会長として生徒会を率いる。普段は冷静かつ冷徹な態度を崩さないが、一般生徒の目がある時にはなぜか気弱な性格を装う。シズノとは古くからの付き合いであり、秘密を共有する。ミナトに対しては厳しく接するサディストになる。
その正体は、僧がナーガに反旗を翻すために幻体データの残骸から作り出したクローン。本体がガルズオルム内に留まらなければならないため、直接人類の力とするべく生み出した分身である。しかし破損データをベースとしているため、ダミーの舞浜サーバーにある調整システムで定期的に補修をしなければ幻体を維持出来ない。

ミナト

声 - 井上麻里奈
17歳。オーストラリア・シドニーサーバーからサルベージされた少女。オケアノスでは副司令の立場にあり、高校では生徒会副会長（2年生）として、常にシマを補佐し、どちらの世界でもクールな性格をあまり変えない。戦闘には直接携わらない。
シマとは上官と部下以上の関係を持ちたいという希望を抱き、地道なアタックを繰り返しているが、シマ自身はその出自ゆえにあえて冷たい態度をとっていた。シマと秘密を共有するシズノに対して、は軽い不信感と嫉妬心を燃やすこともあった。
シマが倒れた後は彼の後を引き継いでオケアノスを指揮。過去にダメージを負っていた脚部も修復され、最終決戦後の2学期には舞浜南高校水泳部に入部する。
映画『ADP』では、オーストラリア・シドニーサーバーからサルベージされ副司令になる経緯が描かれる。
「ミナト」は「港」の意味合いで名乗った名前。本名は「エマ・スプリングレイン」。命名はキョウを演じる浅沼。

マオ・ルーシェン

声 - 朴璐美
主にゼーガペイン・ガルダに搭乗する、オケアノスのエース的存在。父親はセレブラムとガルズオルム誕生に深く関与した企業I.A.L社のスポンサーだったらしい。容姿はリョーコ曰く「イケメン」、あるいは美人、性格は一言で言えば“クールな二枚目”だが、意識して斜に構えているわけではなく、家柄の良さからくる落ち着いた態度が、そう見せている。実際は非常に熱い。
“以前の”キョウの親友であり、“現在の”キョウに対しても「特別な」感情を抱いている。“現在の”キョウの生き様に深い感銘を受けており、強い憧れを抱き続けている。卓越した洞察力から、シマとシズノが共有する秘密をオケアノスのメンバーの中でいち早く見抜き、世界の真実に近づこうとしている。

美雨（メイウー）

声 - 牧野由依
15歳。メイイェンの双子の姉。主にルーシェンのウィザードを務めるが、キョウのウィザードとしてアルティールに搭乗したこともある。上海出身らしく、家族をガルズオルムとの戦闘と上海サーバー奪還作戦の失敗で完全に失っている。その時に事情を知らなかったキョウの軽率な発言を聞いて以降、彼に何かときつい態度であたるが、後にキョウのウィザードを担当した際に和解している。キョウはリョーコに紹介する際に「（双子の）性格が悪い方」と説明している。
アニメ版劇中では語られていないが、CDドラマにて、実は“以前の”キョウに片想いしていたことが明らかになっている。アニメ版で “現在の”キョウに対する怒りが中々収まらなかったのは、以前の彼とのギャップが原因である。
アニメ版では触れられていないが、ドラマCD版では戦闘中に極度の緊張化におかれると泣き喚き、ウィザードとして行動がままならなくなる。
一方、映画『ADP』では、CDドラマとは異なり、キョウがセレブラントに覚醒する以前から、メイイェン、ルーシェンと行動を共にしている。
髪型はメイイェンと異なりボブカットである。中華料理は大嫌い。

美炎（メイイェン）

声 - 渡辺明乃
15歳。メイウーの双子の妹。ルーシェンのウィザードをメイウーと交互に、第12話以降はクリスのウィザードをシズノと交互に担当する。最終決戦後はドヴァールカーに編入し、クリスのウィザードとして活躍している。キョウはリョーコに紹介する際に「（双子の）可愛い方」と説明している。お団子にツインテールで眼鏡をかけている。
アニメ版では触れられていないが、切れると完全に手がつけられなくなってしまう。

クリス・アヴニール

声 - 家中宏
28歳。激戦の続くオケアノスの戦力アップを主目的とし、他のセレブラム空母（ドヴァールカー）から派遣されたフリーランス（傭兵のようなもの）のガンナー。性格は頼れる兄貴といったところ。同時期に配属されたアークは妻。アーク亡き後も彼女の遺志を汲み、引き続きオケアノスで戦う。「アヴニール」はフランス語で「未来」の意。最終決戦後はイゾラとの約束通りドヴァールカーにもどり、メイイェンとともに活躍している。

アーク・アヴニール

声 - 久川綾
22歳。クリスの妻。ウィザードとしてクリスと共に幾度も死線を越え、深い愛で結ばれている。シズノとはかつてパリにいた時の友人だった。幻体データの損傷が激しく、本来はウィザードを務められる状態ではなかったが、クリスへの愛と “復活” を願う心ゆえに最期の瞬間まで戦い続けることを選択している。その後のミッションで遂に最期の時が訪れ、共に逝く事を望むクリスを生きるように諭し、消滅する。
映画『ADP』では、まだ幻体データに損傷がなかった姿も描かれている。
身長165cm 体重47kg

クロシオ・ハヤト

声 - 大山鎬則
セレブラムのメンバーで、オケアノスのオペレーター。キョウの高校では生徒会役員を務めている。オケアノスの最も古いクルーの一人で、シマが開発したゼーガペイン試作機の搭乗者の一人。キョウを上回る撃墜数を記録する優秀なパイロットだったが、度重なる戦闘の結果、幻体データの損傷がひどくなりガンナーとして戦えなくなった。セレブラントとして生きていくことに少々疲れ気味で厭世的な気分を持つ一方、「死」に対する恐怖から実体化することに反対したり、ガルズオルムに降伏することを提唱したりもしているが、シマの正体を知ってキョウたちと「生きる」ことを目指す。元々は静岡サーバーに所属していた。
緑色のネクタイを締めていることから、2年生だということが分かる。
映画『ADP』では、ウィザードを務めるイリエと共に、ゼーガペインのガンナーとしての現役時代が描かれている。

イリエ・アヤカ

声 - 小野涼子
キョウの高校の生徒会役員にしてセレブラムのメンバー。過去にクロシオの乗るゼーガペインのウィザードであったが、彼同様に幻体データ損傷で一線を退いた。クロシオと行動を共にすることが多いが、“過去を共有する同士” 以上の感情は特にない模様。青色の蝶ネクタイを付けていることから、3年生ということが分かる。クロシオ同様に静岡サーバー出身。

河能 亨（カノウ・トオル）

声 - 柿原徹也（映画）
キョウの高校の映画研究部員。舞浜のセレブラントだったが、ガルズオルムとの戦闘で物語開始以前に「死亡」しており、現在は映画研究部に籍だけが残る「幽霊部員」となっている。生存時、「世界の終りの日」と題した舞浜市の映像記録を部室に遺した。彼の残した映像がリョーコがセレブラントに覚醒するきっかけとなる。
映画『ADP』および小説『エンタングル：ガール』では、映画研究部の先輩、ジャターユのパイロットとして登場する。シマから後を任されると言われるくらい信用されていたが、戦闘中にデータが破損し、ロストする。

津村 さち子（ツムラ・サチコ）

声 - 大津田裕美（映画）
ハヤセと付き合っている舞浜のセレブラント。ガルズオルムとの戦闘で物語開始以前から幻体データが大破していたが、最終決戦の後、幻体修復プログラムにより元に戻ることができた。
映画『ADP』ではカノウ・トオルのウィザードとして搭乗。戦闘中にデータロストする。眼鏡をかけている。

オケアノス以外

イゾラ以下、オケアノスと別部隊であるオケアノスの同型艦ドヴァールカーに所属するセレブラントたちの詳細な活躍は、Xbox 360用ビデオゲーム『ゼーガペイン XOR』において見ることができる。声の出演に関しては、アニメ版ではセリフのないキャラクターが存在するため、空白については『ゼーガペイン XOR』を参照。

イゾラ

声 - 村井かずさ
ドヴァールカーの女性司令。28歳。アークとクリスはオケアノスに来る直前まで彼女の下に身を置いていた。アークの身を案じつつ、2人を送り出す。その後も定期的に各地でガルズオルムとの戦闘指揮を執る姿が劇中で見られる。クロシオも彼女の下で戦っていたことがあったらしい。名前はイタリア語で「島」の意。

トガ・ヴィタール

声 - 櫻井孝宏
ドヴァールカーの青年セレブラント。17歳。アルティール同系機のガンナーとして活躍。『ゼーガペイン XOR』の主人公でもある。

サラ

声 - 長沢美樹
ドヴァールカーの女性セレブラント。19歳。初登場時はアルティール同系機のウィザードとして、その後はフリスベルグ同系機のウィザードとして活躍。

メイヴェル・トランスフェイル

声 - 南央美
ドヴァールカーの女性セレブラント。15歳。セレブアイコンを4つ持つが、これは、情報戦に優れているということからである。アルティール同系機のウィザードとして活躍。なお、アニメにおいてのメイヴェルは、ゲーム版とは性格や口調がまったく異なるキャラクターとして描かれている。

ミオ・レディネス

ドヴァールカーの女性セレブラント。16歳。セリフは発していない。ガルダのウィザードとして活躍。

ムエージェ

ドヴァールカーの男性セレブラント。セリフは発していない。

ソー・バーヴィンスキー

ドヴァールカーの男性セレブラント。セリフは発していない。フリスベルグのガンナーとして活躍。

タオ・ユウ

声 - 山口太郎
カガヤンの男性司令。坊主頭。最終決戦で戦死する。名前は中国語で「島嶼」の意。

インゼル

声 - 斧アツシ
コルデュアクスの男性司令。最終決戦で戦死する。名前はドイツ語で「島」の意。

イル

声 - 坪井智浩
デウカリオの男性司令。最終決戦で戦死する。名前はフランス語で「島」の意。

オストロバ

声 - 佐藤利奈
ルヴェンゾリの女性司令。名前はロシア語で「島」の意。

ニソス

オギゲスの男性司令。各艦指令の会議時の映像のみで登場。名前はギリシャ語で「島」の意。

非セレブラント

舞浜サーバーに保存された幻体。主に舞浜南高校の教職員・生徒として保存されている。

文中、（※）の部分は、物語中盤でサーバーがリセットされるまでに起こったエピソード。

トミガイ・ケイ

声 - 渡辺明乃
16歳。時に意識せず示唆に富むアドバイスをキョウとリョーコに与える良き友人。少女に見えなくもない中性的かつ幼めな風貌だが、あくまでも男性。キョウとは、中学時代に遭った痴漢から助けてくれたことで現在のような仲となった。実家は雑貨・駄菓子などを扱う老舗・トミガイ商店（創業は昭和25年）。最終決戦でセレブラントとして覚醒する。
（※）自主映画の撮影における演技では女装した上でキョウとのキスを要求されていたが、満更でもない様子。夏休み最後にはセレブラントとして覚醒しかけ、ハヤセと同じく世界がループすることを認識している。

ハヤセ・トウヤ

声 - 神谷浩史
16歳。キョウの中学時代の元友人。中学の時にカワグチ・ウシオと共に水泳部に所属、良きライバルであったが、キョウが水泳大会で起こした事件のせいで部を去る。高校に入っても部活に所属せず、ウシオ・カワグチらと行動を共にすることが多く、キョウに反発する。津村さち子とは恋人同士であった。最終決戦でセレブラントとして覚醒する。トミガイやオケアノスのクルーたちと共にクラウドの制御システムを目指すシズノに加勢する。
（※）その後、キョウの懸命さに心を動かされ、水泳部に入部する。夏休み最後にはセレブラントとして覚醒しかける。メドレー・リレーの担当パートは背泳ぎ。

ウシオ・タケル

声 - 加藤将之
16歳。ハヤセ同様、キョウの中学時代の元友人。元来お軽い性格のため、ハヤセがキョウと和解した後に彼も釣られるかのようにあっさり和解する。
（※）ミズキとは以前から仲がよく、最終的には付き合うことになる。メドレー・リレーの担当パートは平泳ぎ。

カワグチ・ケンタ

声 - 吉野裕行
16歳。ハヤセ同様、キョウの中学時代の元友人。
（※）元友人3人組中、最後までキョウを許さず、水泳部への入部が遅れている。中学ではキョウたちと共に水泳部だったが、大会で不正をした審判をキョウが殴りつける事件を起こし、全国大会への道を閉ざしてしまったことが対立の原因であるとキョウは思っていたが、実際には友人に相談することなく問題を全て抱え込んだキョウの態度を怒っていたことが明かされる。後にはキョウがセレブラントとして覚醒し、そのことで悩み、部活に出なくなったのを心配する素振りを見せている。その後、舞浜サーバーのリセット直前に、自転車競走の形を借りたキョウとの感情のぶつけ合いを経てようやく和解する。それ以後は本来の明るい性格ものぞかせている。メドレー・リレーの担当パートはバタフライ。

タチバナ・ミズキ

声 - ゆかな
16歳。リョーコの親友。サッパリした性格の持ち主。ハヤセに対し片思いをしている。演劇に打ち込んでいる。
（※）ハヤセが津村さち子と交際していることは知っていたが、自分の想いに区切りを付けようと夏祭りの夜に告白、花火の如く玉砕する。その後はウシオと付き合い、それなりに幸せな模様。
フルネームは「タチバナ・ミズキ」。命名はミズキを演じるゆかな。

イズミ・サワ

声 - 中尾衣里
セレブラントとして覚醒する兆候が見られたが、結局セレブラントとして覚醒に至らなかった女子生徒。
（※）セレブラント覚醒への「補習」中に、トミガイの額に発現しかけたセレブアイコンに気付いたことがきっかけで、トミガイのことを「可愛い」と称し、後にラブレターを送る。

クラシゲ・センイチ

声 - 松本保典
31歳。理科教師で、キョウのクラスの担任。水泳部顧問でもある。「クラゲ」というあだ名で呼ばれる。不精ひげを生やし、授業も無気力で決して熱血とは言いがたい。センイチ（船一）はキョウ役の浅沼による命名。
（※）同僚のミズサワに惚れており、微妙なアタックを繰り返す。夏休み前には徐々にそのアタックが功を奏し始め、夏休みの終わりに遂にプロポーズに成功し、婚約する。
映画『ADP』では、量子サーバ研究者として幻体化前の記憶を保持しており、自分たちの研究を過大評価だったと後悔している。現状を打開するための研究を続けていたが、無限ループを続けることが耐えられなくなり、フナベリがロストしたループを最後に記憶をリセットしてほしいとシマに申し出る。

ミズサワ

声 - 佐藤利奈
25歳。風貌に少女っぽいところを残す、高校のスクールカウンセラー。名前から「オミズ」というあだ名を持つ。キョウもカウンセリングを受ける。
（※）クラシゲのことは満更でもなく、夏祭りの夜には当直のクラシゲをわざわざ訪ねて一緒に花火を観覧、徐々に彼の想いを好意的に受け止めていく。そして夏休みの終わりにはクラシゲのプロポーズを受け入れ、婚約する。セレブラントとして覚醒はしなかったが、自らの置かれた世界に違和感を覚え始めている。
映画『ADP』では、あるループで自らの置かれた世界の現実に気付いてしまうが、セレブラントとして覚醒することはなく、リセットによりその記憶を失う。

十凍 未沙季（ソゴル・ミサキ）

声 - 遠藤綾
キョウの妹。中学生。少々強気。最終回においてキョウの忘れていた記憶の中に現われる。ミサキシズノの苗字の元ネタ。
彼女が話していた、キョウの片思いの先輩の名前がシズノの元ネタ、ただし苗字か名前かは不明。放送前に公開されてたＰＶでは転校してしまったらしい。

守凪 浩司（カミナギ・コウジ）

声 - 大津田裕美
リョーコの幼い弟。年齢は不明だが、見た目は小学生のようである。愛称は「コージー」。キョウのことは「キョウちゃん」と呼ぶ。

京、未沙季の母

声 - 中尾衣里
ただしEDクレジット無し。最終回に1シーンのみ容姿も登場。

AI

セレブラムの作戦行動用巨大飛空母艦に搭載されている、メインサーバーにデータを持つ人工知能たち。単なるプログラムに過ぎず、心を持たない。セレブラントたちとの意思の疎通を容易にするため、各自個別に人間の外観を有している。幻体との区別のため、あえて平面ホログラフィー画像で表現されており、背面パネル色は所属母艦のボディカラーと同じ。外観のデザインはシマが設定。モデルとなった人物がいるらしい。基本的にすべての母艦で同じデータをインストールしており、AIごとに名前、性格、役割が与えられている。学習型AIのため、各艦で微妙に特徴が異なっている。

オケアノスがナーガの支配下に置かれた後は、艦に別バージョン（ver.II、フォセッタのみver.III）のAIが再インストールされる。新しいバージョンのAIは背面パネル色が赤で、旧バージョンのデータ・擬似人格が100%継承されており、フォセッタの擬似人格もバージョンIのものが復元・継承されている。

レムレス

声 - 辻親八
40代コーカソイド男性風の外観を持つAI。オケアノス艦長として、シマやミナトの命令を忠実に実行する。

タルボ

声 - 立木文彦
35歳。ネグロイド男性的外観を持つAI。ひょうきんな性格で、鍛え上げられた体が自慢。副艦長的役割を担う。

フォセッタ

声 - 岡田純子
19歳。艦オペレートを担当する3人娘・その1。清楚な性格に設定された和風系美女。天候データやダイエットの情報に詳しい。一度シンにより破壊され、再インストールされた (Ver. II)。その際にプログラム（あるいは「経験」や「記憶」と呼ぶべき蓄積データ）が初期化され、ほとんど無感情・無神経となって以前のような優しい雰囲気は失われるが、天候に関する話に詳しいという設定は残っている様子。

リチェルカ

声 - 門脇舞以
20歳。艦オペレートを担当する3人娘・その2。開放的な性格に設定された下町娘風の女性。

ディータ

声 - 中尾衣里
27歳。艦オペレートを担当する3人娘・その3。冷静な性格に設定されたお姉様系クールビューティ。

ゼーガAI

声 - MAI
ゼーガペインに搭載されている、人間の外観は持たない純粋な機体制御AIプログラム。艦やゼーガペインの状況やオペレーションを音声で搭乗員に伝える。発音は搭乗者の母国語に合わせて変更できる模様。作中ではキョウたちが搭乗時の英語バージョンと、クリス搭乗時のスペイン語バージョンが確認できる（フランス語ではない）。

ガルズオルム

現実世界を滅ぼし、デフテラ領域を各地に形成し様々な実験をし、世界を「あるべき姿」に変えようとしている、セレブラムと対立する組織。その名称は北欧神話のミッドガルズオルム（ミッドガルド蛇、ヨルムンガンドの別名）に由来する。盟主であるナーガ（後述）も、インド神話における蛇神から名前を取られている。

世界を彼らの望む形に作り変えることを目的とする。セレブラントと同様、サーバー内に幻体が存在するが、幻体をベースに不完全ながら実体化した肉体を持つ「復元者」が組織の活動を担う。復元者は肉体のクローンに幻体データをダウンロードすることで、何度でも「生物として生き返る」ことができる。なお、「復元者」はデフテラ領域の影響で肉体的な「痛み」を全く感じない。

アビス

声 - 加藤将之
「ガルズオルムの魔戦士」の異名を持つ、外見上は褐色の肌をした人間男性風の存在。当初、彼の話す言葉は人類にとって機械音のように聴こえる、理解不能なものである。人類へ敵対意識を持っているという程度のことしかわからず、その思考や目的は不明だったが、物語の進展と共に人類に理解可能な言葉を話し、自らの意志を示すようになる。セレブラントたち肉体を持たないものを「光無き者」と呼ぶ。キョウとたびたび戦い、ライバル視している。最終的にはクリスたちにクローンの肉体を最後の一体を除いて全て破壊され、シン共々生き返ることが出来なくなる。舞浜サーバーでの戦いで重傷を負うも生き延び、「永遠の命」を捨て、「限りある命」を選んだキョウと最後の戦いを繰り広げる。本編ではその後の生死は描かれていないが、後のパチスロ版にて、生還し砂漠を彷徨う姿が描かれている。

シン

声 - ゆかな
アビスと共に活動するガルズオルムの戦士。外見上は人間女性を思わせる形状を有している。「光無き者」セレブラントがなぜ戦うのか興味を抱き、単身オケアノスに侵入する。その際にはオケアノスの警備システムをハッキングするなどの驚異的な能力を発揮し、その肉体を駆使した格闘戦ではルーシェンをも圧倒する。己の疑問に応えたリョーコに好意を抱き損傷した幻体を修復したが、戦闘においては手加減はしない。舞浜サーバーでの戦いの後、幻体は舞浜サーバーで発見されるもドライダメージが大き過ぎ、最後に友達となったリョーコに看取られながら消滅、肉体も崩壊する。

ナーガ

本名：ナーガリサンジャヤ・シュリニヴァーサ・シャーストリ。量子コンピューター（後述）の生みの親であり、I.A.L社のCEO。量子サーバー内で人間が永遠に生きることで進歩する「無限進化論」を唱える。セレブラムの記録では、ガルズオルムの盟主であり、人類を滅ぼした張本人とされている。生まれつき痛覚を持たないため、他人の痛みを理解できなかった。また明示的ではないものの、感覚を感じない現実世界がナーガにとってはバーチャルな世界と何ら変わらなかったことも示唆される。現在のナーガは独立した幻体ではなく、多数の幻体データが統合した存在であり、アビスの精神とリンクしている。進化のためにキョウとの統合をも目指したが拒絶される。

僧（そう）

声 - 千葉進歩
シマのオリジナル。舞浜南放送局の第9回（最終回）によると、インド人という設定らしい。キョウたちに色即是空・空即是色（実体は虚構であるが、虚構の中に実体がある―肉体（実体）を持つ復元者は痛みを失い、もはや人間ではない（虚構）。しかし、幻体は肉体を持たない偽りの存在（虚構）であるが、痛みを感じる人間（実体）である）を説き、「ネコ」にリザレクションシステムなどのデータを隠して舞浜サーバーに転送する。すべてをキョウに託した後、いずこかに姿を消す。その後、再び「ネコ」に変化し、舞浜サーバーに行き、ミナトたちに、リザレクションシステム等のデータを見せている。
映画『ADP』オールナイト上映会で本名は「ジョサ・アダマール」であると判明した。『ADP』内でも「アダマールサーバ」の存在が明らかになっている。

ネーヴェ

声 - 小林愛
パチスロ版および映画『ADP』登場の復元者。アルティールに倒される。

ヴァボル

声 - 中田譲治
パチスロ版および映画『ADP』登場の復元者。アルティールに倒される。

その他

ナレーション

声 - 桐井大介
作中に登場するゲーム「ペイン オブ ゼーガ」のナレーション。

ピエタ

クリスとアークが舞浜サーバーのペットショップにて購入した犬（ミニチュアダックスフント）。名前はクリスがアークにプロポーズしたパブから。アーク亡き後はオケアノスにてクリスと共にメイウー、メイイェンが世話をしている。クリスがアークを忘れないための大切な存在となっている。戦いの後はドヴァールカーで世話をされているらしく、イゾラの膝の上で眠っている。

劇場版登場人物

コハクラ・ナツミ

声 - 戸松遥
キョウの先輩。沖縄・マイパマのサーバーに保存されており、サーバー回収される際に一時キョウと再会する。

フナベリ

声 - 甲斐田裕子
舞浜南高校の校長であり、幻体の研究をしていた教授。復元者襲撃の際にロストする。

ルーパ

声 - 久野美咲
オケアノスの艦オペレート担当の少女型のAI。サーバー内ではアイドルをやっているのか、大型スクリーンで歌っているシーンがある。キョウが思い出すまで、亡くなったキョウの妹ミサキの代わりをしていたようで、ミサキが消えると同時に消えている。小説『エンタングル：ガール』では、VR内で映画コンテストのキャラクターAIとして登場している。

Web小説版登場人物

フカヤ・アマネ

映研部員2年。世界科学オリンピックで金メダルを獲得している天才理系少女。キョウを紹介するという条件で、カミナギが撮影する映画の空撮用ドローン製作を依頼する。自分はエイセクシャルだと感じている。カミナギと同じ時期に覚醒する。

ヒヤマ・チホ

映研副部長3年。以前映画シナリオで入選したことがあるが、昨年映研コンクール用の自分のシナリオの映画が途中で放棄されたことで、映画に一切かかわらないことに決めていた。アマネとは仲違いをしているように見えるが、内心同性ながらアマネに恋心を抱いている。カノウ消失と同時期にデータ喪失する。

ウズハラ・シンスケ

映研部員2年。国際コンクール入賞経験があるピアニスト。カミナギが撮影する映画の劇中曲を依頼する。

登場メカの名前は、一部については神や神話を元にしていることが分かっている（オケアノス、トリンギット、イェル、ポポル・ヴフ他）。一部はサンライズ版公式サイトにて。

• 原作 - 矢立肇、伊東岳彦
• 監督 - 下田正美
• シリーズ構成 - 関島眞頼
• キャラクター原案・デザインディレクター - 幡池裕行
• キャラクターデザイン - 山下明彦
• メカニックデザイン - 中原れい、神宮司訓之、福島秀機、やまだたかひろ
• デザインワークス - 柳瀬敬之
• アニメーションディレクター - 牧孝雄
• 総メカ作画監督 - 福島秀機
• 特技監督 - わたなべぢゅんいち
• 色彩設計 - 柴田亜紀子
• 編集 - 野尻由紀子
• 音楽 - 大塚彩子
• 音響監督 - 明田川仁
• プロデューサー - 紅谷佳和 → 山川典夫、小掛慎太郎、古澤文邦
• アニメーション制作 - サンライズ
• 製作 - テレビ東京、電通、サンライズ

この他、第22話ではジッパーデザインを浅沼晋太郎、モンスターデザインをわたなべぢゅんいち、エンディングイラストを井上麻里奈と横田耕三が担当した。

本作では、オープニング中に流れるアニメーションを数話ごとに少しずつカットを差し替えて変化させていく手法がとられているが、DVD版では2巻より13話以降から放送されているバージョンに変更されている。

テレビ東京系列・BSジャパンでは字幕放送を実施。この字幕ではゼーガAIのメッセージボイスの内容を日本語で表記している。

なお、10週年記念放送をしているテレ玉のOPとEDタイトルバックには同企画のエンブレムが使用されている。

• 各話サブタイトルの前には「entanglement.」（話数）というフレーズが付く。
• 第22話エンディングロールにおいて、井上麻里奈による、主要キャラクターの大小イラスト及び自身が演じるミナト視点の各キャラに対するコメントが使用された。下絵が井上麻里奈で、色塗りが横田耕三になっている。
• DVDのCMの1バージョンとして、制作会社（サンライズ）及びDVDの販売会社（バンダイビジュアル）が同じアニメ『舞-乙HiME』の主人公であるアリカ・ユメミヤ（声：菊地美香）が舞-乙HiMEのDVDのCMと同様の形で宣伝しているものがある。

テレビアニメ『ゼーガペイン』の情報番組として、BIGLOBEストリームでインターネットテレビが配信された。

また、劇場版映画公開に先立ち、続編として以下の情報番組が特別配信された。バンダイチャンネル等で見放題配信の他、さらに未公開部分を含めた完全版がBD-BOX特典映像として追加される。

BATTLE ROBOT魂 スーパーロボット大戦X-Ω - 『ゼーガペイン』が参戦。 スーパーロボット大戦DD - 『ゼーガペイン』『ゼーガペインADP』が参戦。