相沢祐一

声 - 杉田智和
Keyの初代主人公にして歴代主人公たちのリーダー格。

月宮あゆ

声 - 堀江由衣
「雪の街」の少女。屋内でも手袋をして教室でも長靴を履いている。たい焼きが大好き。

水瀬名雪

声 - 國府田マリ子
同じく「雪の街」の少女。長い髪で、いつも長靴を履いている（あゆと色違い）。

川澄舞

声 - 田村ゆかり
「魔物を討つ者」を自称し、武器を持って深夜の学校を徘徊する。主人公より一学年上。

美坂栞

声 - 佐藤朱
真冬の「雪の街」でもアイスクリームを欠かさない。反対に辛いカレーなどは苦手。主人公より一学年下。

沢渡真琴

声 - 飯塚雅弓
明るい髪をツインテールにして紐リボンで縛っている。肉まんが好物。

美坂香里

声 - 川澄綾子
栞の姉のようだが怪しい。学校では黒のニーソックス。私服では長靴のほかロングブーツも履く時がある。

倉田佐祐理

声 - 真田アサミ
舞の親友。いつも笑顔で優しい。髪の後ろに緑のリボンをつけ、主人公の一つ上の学年だが「祐一さん」と呼ぶ。

天野美汐

声 - 坂本真綾
どこか達観した感じのある少女。

水瀬秋子

声 - 皆口裕子
名雪の母で、おおらかな性格。

北川潤

声 - 関智一
祐一の級友。頭頂部にアホ毛がある。

ぴろ

声 - 広橋涼
真琴が見つけた子猫。名前はロシアの料理「ピロシキ」に由来。

国崎往人

声 - 小野大輔
主人公。銀髪の前髪で右目が隠れている。法術使い。

神尾観鈴

声 - 真田アサミ
メインヒロイン。「海辺の町」の少女。白い紐リボンで金髪を纏めている。

霧島佳乃

声 - 武田彩良
手首に黄色いバンダナを巻いている。

遠野美凪

声 - 柚木涼香
観鈴のクラスメート。お米が大好きで、お米券を配る。

みちる

声 - 田村ゆかり
美凪のことが大好きな年下の親友。

神尾晴子

声 - 久川綾
観鈴の叔母。露出度の高いトップスを着ている。

神奈備命（かんなびのみこと）

声 - 西村ちなみ
「翼人」の末裔。

柳也（りゅうや）

声 - 神奈延年
神奈備命の衛者。正八位下左衛門大志（さえもんのだいさかん） の官位を持つ。

裏葉（うらは）

声 - 井上喜久子
神奈備命の女官。王朝絵巻のような和風美人だが剣の達人でもある。

そら

声 - 小野大輔
神尾家に居るカラスの子供。

ポテト

声 - 今野宏美
犬のように見える謎の生命体。

橘敬介

声 - 津田健次郎
第4話のナレーションを務める。神尾家の訪問客。

往人の母

声 - 永島由子
「翼の生えた少女」の伝説を少年時代の往人に語っていた。

霧島聖

声 - 冬馬由美
第10話のナレーションを務める。佳乃の姉。

八百比丘尼

声 - 潘恵子
第11話のナレーションを務める。神奈備命の母親。

『CLANNAD』のキャラクターのほか、スピンオフ作品『智代アフター 〜It's a Wonderful Life〜』のキャラクターも登場する。『智代アフター』のキャラクター単体としては、初の映像化となる。

岡崎朋也

声 - 中村悠一
当作の主人公。第24話後半、大人の姿で渚とともにプラネタリウムにいる汐を迎えに来る。

古河渚

声 - 中原麻衣
同じくメインヒロイン。第24話後半、大人の姿で朋也とともにプラネタリウムにいる汐を迎えに来る。クレジットでは「岡崎渚」と表記。

藤林杏

声 - 広橋涼
Keyの初代双子キャラ（姉）。ロングヘア。

藤林椋

声 - 神田朱未
同じく初代双子キャラ（妹）。ショートヘア。

坂上智代

声 - 桑島法子
第6話・第7話では『智代アフター』版が登場。

伊吹風子

声 - 野中藍
ヒトデ好きの少女。

一ノ瀬ことみ

声 - 能登麻美子
ヴァイオリンを弾くのが好きな少女。

春原陽平

声 - 阪口大助
主人公の悪友。

坂上鷹文

声 - すずきけいこ
智代の弟。

伊吹公子

声 - 皆口裕子
風子の姉。

宮沢有紀寧

声 - 榎本温子
主人公の１年後輩。

春原芽衣

声 - 田村ゆかり
中学2年生で、陽平の妹。

古河早苗

声 - 井上喜久子
渚の母親。

古河秋生

声 - 置鮎龍太郎
渚の父親。パン屋。

相楽美佐枝

声 - ゆきのさつき
陽平が暮らす男子寮の寮母。

幸村俊夫

声 - 多田野曜平
古典の教師。

芳野祐介

声 - 緑川光
主人公たちの学校の卒業生。

河南子

声 - すずきけいこ
家出少女。

ボタン

声 - 川名真知子
杏が飼っているイノシシの子供。

岡崎汐

声 - こおろぎさとみ
第1話・第8話・第24話に登場。ゆめみのプラネタリウムに訪れる。

岡崎直幸

声 - 中博史
朋也の父親。第2話のナレーションを務める。

岡崎史乃

直幸の母親、つまり朋也の祖母に当たる。第11話に登場。

とも

声 - 佐々木あかり
智代と鷹文の父親の隠し子。幼稚園児。

柊勝平

声 - 白石涼子
第13話に登場。テレビアニメ版には未登場のため、本作が初のアニメ登場となる。

シマ猫

声 - 広橋涼
美佐枝の傍に居る猫。

直枝理樹

声 - 堀江由衣
主人公。童顔で女装が抜群に似合う。シーズン1の学園祭で行なわれた女装コンテストにも参加。

棗 鈴

声 - たみやすともえ
ヒロイン。

棗 恭介

声 - 緑川光
「リトルバスターズ」のリーダー。鈴の兄。

井ノ原真人

声 - 神奈延年
幼馴染。

宮沢謙吾

声 - 織田優成
同じく幼馴染。

神北小毬

声 - やなせなつみ
理樹たちのクラスメイト。

三枝葉留佳

声 - すずきけいこ
理樹たちとは違うクラスの女の子。

能美クドリャフカ

声 - 若林直美
祖父がロシア出身のクォーター。

来ヶ谷唯湖

声 - 田中涼子
海外生まれの帰国子女。可愛い美少女や女装者が好き。

西園美魚・西園美鳥

声 - 河原木志穂
「リトルバスターズ」最後のメンバー。実は瓜二つの二人が入れ替わっている。

二木佳奈多

声 - すずきけいこ
風紀委員長。

笹瀬川佐々美

声 - 徳井青空
ソフトボール部のエースで主砲。

朱鷺戸沙耶

声 - 櫻井浩美
闇の執行部と戦っているスパイ。

ドルジ

声 - Lia
鈴が飼っている太った猫。

闇の執行部

第1話などに登場。第14話において死んだ世界戦線全員の変装であることが明らかとなった。

神北小次郎

第11話に登場。

古式みゆき

第12話に登場。

あーちゃん先輩

声 - 平井理子
女子寮の寮長。

天王寺瑚太朗

声 - 森田成一

神戸小鳥

声 - 斎藤千和

鳳ちはや

声 - 篠宮沙弥

千里朱音

声 - 喜多村英梨

中津静流

声 - すずきけいこ

此花ルチア

声 - 朝樹りさ

篝

声 - 花澤香菜

吉野晴彦

声 - 柳田淳一

鳳咲夜

声 - 小西克幸

西九条灯花

声 - 田中涼子

江坂宗源

声 - 東地宏樹

ミドウ

声 - 保志総一朗
第3話のナレーションを務める。

井上晶

声 - 渡邉佳美

今宮新

声 - アドレナ・リン

ちびもす

声 - 西明日香

加島桜

声 - 若林直美
第5話のナレーションを務める。

神戸理香子、神戸圭介

第5話に登場。

ヤスミン

第17話に登場。

ぎる、ぱに

第10話・第14話に登場。

地竜

第11話・第17話に登場。

福井子

声 - 早瀬莉花

しまこ

声 - 渡邉佳美

第1期第12話にてゲスト登場。第2期からは本格的に登場する。

音無結弦

声 - 神谷浩史
第12話のナレーションを務める。

仲村ゆり

声 - 櫻井浩美

天使

声 - 花澤香菜

日向秀樹

声 - 木村良平

直井文人

声 - 緒方恵美

ユイ

声 - 喜多村英梨

高松

声 - 水島大宙
本作では筋肉キャラゆえ、真人にシンパシーを持っている。

野田

声 - 髙木俊

椎名

声 - 斎藤楓子

遊佐

声 - 牧野由依

藤巻

声 - 増田裕生

TK

声 - Michael Rivas

松下

声 - 徳本英一郎

大山

声 - 小林由美子
本作では地味キャラゆえ、同じく地味キャラである北川に対抗意識を持つ。

竹山

声 - 市来光弘

岩沢

声 - 沢城みゆき

ひさ子

声 - 松浦チエ

関根

声 - 加藤英美里

入江

声 - 阿澄佳奈

チャー

声 - 東地宏樹

フィッシュ斉藤

声 - 緑川光

ほしのゆめみ

声 - すずきけいこ
本作品のナビゲーターで、本作が上映されているプラネタリウムでの語り部という立ち位置。本作品は館内で上映されたミニキャラのギャグアニメという扱いのため、上映作品に登場しないゆめみ・汐・屑屋にはミニキャラが存在しない。

屑屋

声 - 小野大輔
第24話のみ登場。

Liaによるシーズン1・シーズン2共通のエンディングテーマ。作詞は魁、作曲は折戸伸治、編曲はI'veの高瀬一矢。

ドルジ（Lia）による第18話のエンディングテーマ。作詞はKeyの麻枝准、作曲は折戸伸治、編曲はI'veの高瀬一矢。猫のドルジによるハミングとして使用された。

「CANOE」（第1話） 「遥か彼方」（第1、9話） 「Last regret」（第16話） 「one's future」（第18話） 「Princess is The Princess」（第18話） 「Little Busters!」（第18話） 「My Song」（第18話）