声：加瀬康之（アニメ）／渋谷茂（ゲーム）、演：綾野剛
国立N大学工学部建築学科助教授（後に国立N大学大学院工学研究科建築学専攻助教授）。本シリーズにおける探偵役。1994年の夏（1作目『すべてがFになる』）の時点で32歳。国立K大学工学部卒業。同大学大学院工学研究科修了。
萌絵の父でありN大の元総長、西之園恭介が恩師で愛弟子。萌絵と初めて出会ったのは萌絵が小学5年生のときであり、学生時代からよく西之園家に通っていた。萌絵の両親の飛行機事故を、彼女と一緒に目撃している。萌絵が学生としてN大に進学してきたため「萌絵ちゃん」から「西之園君」に呼び方を変えている。
アルコール、キュウリ、あんこ、きな粉、缶コーヒーを嫌っている。また、コーヒーに関しては普通、ホットのブラックコーヒーしか飲まない。喜多と同じく鉄道（特に蒸気機関車）が好きだったが、全て喜多との付き合いだったと語る。左利きだが、箸だけは右で使う。
物事に対する興味の度合いが両極端で、必要がなく、興味のないことには一切関わろうとしない。テレビは一切見ない。映画などは、喜多に見せられたもの以外はほとんど見ない。萌絵に引っ張りまわされて事件の捜査に巻き込まれるうちに、警察からその分析力・考察力を頼られるようになるが、本人が乗り気になることは滅多になく、真相に気がつけるだけの情報を得ていても、そのまま放置していることさえある。
一方で、興味のある事柄に関してはその力を遺憾なく発揮し、学術研究者としては非常に優秀である。「建築自体にはあまり興味が無い」と嘯くが、研究分野は建築生産史および都市史であり、当該分野における「計算機によるシミュレーション研究」の第一人者として、評価の高い論文を過去に多数発表している。また、自分の年齢で獲得可能な学術賞は全て獲っている。これらのことから、しばしば「学会のホープ」と呼ばれ、時には「天才」とさえ呼ばれる。なお、教授への昇任や他大学への移籍の話が出てくることも少なくないが、「研究をやりづらくなる」などと言ってその都度断っている様子。
助教授であるため講義も行うが、出席をとらない上に板書も試験さえもなく、犀川がひたすら喋り続けるだけという非常に独特な形式を採用している。履修登録をすればとりあえず「可」の評価が出るため、学生からの評判は別の意味で高く、他大学の学生にまでその講義形式が知られていることもある。学生の評価はその学生の質問内容によって決めている。したがって、犀川研究室の学生は犀川に常に試されている状態にある。
会議や委員会の類が嫌い。論文、学会、講演会、海外出張などに日々追われているが、できればしたくない。朝にめっぽう弱く、会話にもならない。午前に仕事がある日は無理やり早起きして目覚める時間を作る程。したがって午前中は犀川の部屋に誰も近づかない。
普段から研究室のドアは開けっ放し、サンダル履き、MAC、UNIXもログインしっ放しというズボラな性格である。好物はハンバーグのような子供の好きな食べ物のほとんど。車を買う際にも最初に薦められた一台に即座に決めてしまう（車の色も悪かったが「自分が座席に座ったら見えないから問題ない」という理由で気にしていない）など、生きるうえでの物事にあまり頓着しない。その一方で、物を数えるのが癖だったり、毎日腕時計の時刻あわせをしたりと、工学者らしく「定量」への執着が強いふしがある。人生で約束に遅れたのは、萌絵を待たせた四回だけ。
作中で「指向性が卓越している」と評されているように、まず考える対象や方向性を定めてからそれを集中して考察し、結論を得るタイプ。与えられた材料から全ての可能性をしらみつぶしに計算するタイプの萌絵と対比される。論理的かつ客観的な発言をし、たまに詩的な表現を使うこともある。会話の途中にジョークをはさむこともあるが、その内容はしばしば聞き手の理解を超える（むしろ犀川自身はこの手のジョークを「意味なしジョーク」と呼んで意識的に使っている）。
真賀田四季に非常に興味を持っており、四季も犀川に幾度かアプローチをとっている。
外面的には非常に冷静で他人に興味のないように見えるものの、萌絵のことに関わるときには葛藤や動揺を見せたり、突っ走る場合がある。その激しさを萌絵は犀川の内面的な部分だと考えている。犀川自身、複数の人格が自らの中で統合されていないことを幼いころから自覚しており、それは萌絵も同じだと分析している。
シリーズ初期こそ萌絵の内面的なものを考え一定の距離を置いていたが、自らの感情を分析したり、徐々に過去を乗り越えていく萌絵の成長を受け入れ、本作シリーズ以降の作品でも登場するたびに、萌絵との関係は変化している。スピンオフ作品「いつ入れ替わった？」では指輪を渡しているが、四季シリーズ「秋」ではまだ結婚していない様子。
他の作品でも萌絵と共に脇役として登場する場合があり、彼の幼少期が語られている作品も存在する。

• S&Mシリーズ
• Vシリーズ
• 四季シリーズ
• Gシリーズ

• まどろみ消去　Missing Under The Mistletoe
• 「誰もいなくなった」
• 地球儀のスライス A Slice of Terrestrial Globe
• 「石塔の屋根飾り」「マン島の蒸気鉄道」
• 今夜はパラシュート博物館へ The Last Dive to Parachute Museum
• 「どちらかが魔女」「双頭の鷲の旗の下に」
• 虚空の逆マトリクス　Inverse of Void Matrix
• 「いつ入れ替わった?」
• レタス・フライ Lettuce Fry
• 「刀之津診療所の怪」

• 「誰もいなくなった」

• 「石塔の屋根飾り」「マン島の蒸気鉄道」

• 「どちらかが魔女」「双頭の鷲の旗の下に」

• 「いつ入れ替わった?」

• 「刀之津診療所の怪」

• The Rooftop Ornaments of Stone Ratha（『石塔の屋根飾り』の英語版 「The BBB」にて電子書籍化）
• Which Is the Witch?（『どちらかが魔女』の英語版 「The BBB」にて電子書籍化）
• Seven Stories（上記２作品を含む英語版短編集 「The BBB」にて電子書籍化。巻末には、英訳者・清涼院流水による解説を収録）

西之園 萌絵（にしのその もえ）

声：種﨑敦美（アニメ）／小林沙苗（ゲーム）、演：武井咲（少女期：内田愛）
本作のヒロイン。国立N大学工学部建築学科の学生。

声：桑島法子（アニメ）／小松しずく（ゲーム）、演：水沢エレナ
国立N大学工学部建築学科助手。犀川より4歳若い。女性でありながら背が高く、髪も短く表情に変化がない。また服装も男と変わらないためよく男性と勘違いされるが、本人は気にしていない。彼女と会話をすると気分を損ねるというジンクスがある。遠慮のひとつも無い態度で犀川を苛立たせることも多い。常に不機嫌に見えるため、学生からは怖がられる存在。事件にも興味が無い。ケーキは洗い物が少なくて済むように手掴みで食べる。シリーズの途中で結婚した際には、犀川を含め周囲の人間を驚愕させた。結婚後も性格は変わっていない、また変わったはずの苗字も誰も知らない。夫は私立高校の数学教師だが、誰も彼女のことをよく知る者は居ない。また夫のことを「旦那様」「御主人様」などと呼ぶのを嫌い、「結婚相手」と呼ぶ。感情が全く見えないキャラクターだったが、時折わずかに感情を出すようになる。犀川は性格は置いといても優秀だと認めており、後にC大学の助教授になる。

国立N大学工学部建築学科の学生。萌絵の親友。リーダー気質で萌絵とともに研究室を仕切っている。初対面以降浜中が気になっている。萌絵とは良い意味で一線を引いた関係であり、萌絵の詳しい出生や過去などはあまり知らない。

国立N大学工学部建築学科の学生。萌絵の同級生。反町愛と付き合っている。口は悪いが論理的な思考の持ち主である。姉を萌絵の両親と同じ飛行機事故で亡くしており、何かと萌絵を気に掛けている。

声：村田太志（アニメ）／成金屋清富（ゲーム）、演：岡山天音
国立N大学工学部建築学科の学生。萌絵たちの先輩だが外見は幼く見える。萌絵のことが気になっているらしく、何かとアピールするものの萌絵にはまったく気付かれない。

演：津村和幸
萌絵の父。元国立N大学総長であり、犀川の恩師。萌絵が16歳の時、夫婦ともに飛行機事故で亡くなっている。先進的な研究者だった。

声：磯部勉（アニメ）／西村知道（ゲーム）、演：吉田鋼太郎
愛知県警察本部長であり、愛知県内では物理的な意味での最高権力者である。萌絵の叔父で、現在の保護者の一人。妹の睦子とは仲が悪く何かと嫌味を言われることがある。特徴のある鉤鼻や長身なこともあり、日本人離れした外見である。

愛知県知事夫人であり、県政の影の実力者。捷輔の妹で萌絵の現在の保護者の一人でもあり、彼女が頭の上がらない人物である。さまざまな婦人クラブに所属している。性格は萌絵に似ており、若いころは見た目も似ていたらしい。

声：長克巳（アニメ）、演：藏内秀樹
30年以上前から西之園家の執事であり、萌絵の両親が亡くなったあとも萌絵の現在の自宅であるマンションで執事をしている。話し言葉が非常に回りくどい。マナーに厳しく羽目をはずした萌絵の行動・言動にはよく注意する。

萌絵の愛犬で現在の自宅マンションで飼われているシェットランド・シープドッグ。寝るときには仰向けになる癖がある。これは萌絵が小さいときトーマが寝る際にいつも仰向けにしていたことが原因である。

刑事主任。萌絵曰く、頭の回転が速いヒトである。眼鏡をかけており眼光が鋭い。部外者である犀川に対してある程度信頼を置いているためか情報を流して意見を伺う場面もある。

演：戸次重幸
三浦の部下。階級は警部補。巨漢である。萌絵のファンであり県警内にある秘密ファンクラブ「TMコネクション」に所属している。萌絵の情報収集元でもある。

三浦の部下。階級は警部補。長身の丸顔で眼鏡をかけている。同じく萌絵のファンであり県警内にある秘密ファンクラブに所属している。また萌絵の情報収集元でもある。

演：小澤征悦
国立N大学工学部土木工学科助教授。犀川の中学・高校・大学の同級生。 鉄道ファン（特に蒸気機関車のファン）であり学生のときはよく犀川を連れて写真を撮りに行っていた。ルックスが良く女性との付き合いがうまい為か、週末は女性関係で予定が埋まっているらしい。犀川とは性格が全く違うが、なにかと馬が合う様子で、犀川が知っている俗物の知識は大体喜多から教わったもの。犀川とどちらかが飛行機に乗るときは、必ずもう一人が車で空港に送ることになっている。

声：堀江由衣（アニメ）／中村尚子（ゲーム）、演：臼田あさ美
婦人雑誌記者。犀川とは母親違いの兄妹にあたり、犀川のことを「創平くん」と呼んでいる。犀川とは7歳差。萌絵とは友人関係にある。レスラーのようなサラリーマンの夫と結婚しており現在横浜に住んでいる。普段はつたない話し方をしているが緊急事態のときはハキハキとものをいう。犀川と違い文系。言葉遣いからもそうは見えない（または見えないようにしている）、タイプの違った頭の良さを持っている。時間ができたときなど急に訪れる兄を、いつも快く歓迎しているが、変わった性格の兄に呆れることもしばしば。双子の子供がいるものの、共働きで忙しいためかよく隣の部屋に住む女性に世話をしてもらっている。

国立N大学医学部の学生。萌絵の高校時代からの親友で男勝りな性格であるが、事件に遭遇すると気が弱くなる。萌絵が一年休学したのに対して、反町愛は一年浪人したので大学でまた同期になった。萌絵からは「ラヴちゃん」と呼ばれている。金子と付き合っている。