LucyLucy (ルーシー, Rūshī) est une jeune fille diclonius d'environ 18 ans. Elle possède quatre vecteurs avec une portée limite de deux mètres. Cependant, elle est très rapide et peut prendre n'importe quel objet et s'en servir comme projectile contre ses ennemis. Lucy déteste les humains parce qu'ils l'ont maltraitée et trahie durant son enfance. En conséquence, elle considère les non-diclonius comme de simples objets et non comme des personnes à part entière. Elle manque d'empathie, tue de façon désintéressée et fait preuve parfois de sadisme. Malgré son peu d'intérêt pour la vie humaine, elle refuse de porter atteinte à Kōta.
NyûNyû (にゅう) est la seconde personnalité de Lucy. Elle la développé après avoir été touché par un tir de sniper à la tête. Nyû a une personnalité très immature et enfantine et ne s'exprime qu'avec des « nyû » même si, par la suite, elle apprend quelques mots. Son caractère innocent et non-violent contraste fortement avec la froide et implacable Lucy. Quand Nyû est en danger ou lorsque qu'elle reçoit un coup sur la tête, elle redevient Lucy. À l'inverse, elle reprend sa personnalité de Nyû après un certains temps ou lorsque qu'elle reçoit de l'affection.
KōtaKōta (コウタ) est un jeune étudiant de 19 ans qui, au début de l'histoire, vient juste de déménager dans la ville de sa cousine afin d'étudier dans l'université locale. Kōta a perdu la mémoire suite au meurtre violent de son père et de sa soeur sous ses yeux lorsqu'il était jeune. Il est très attentionné envers les filles et particulièrement envers celles qui connaissent des problèmes.
YukaYuka (ユカ) est la cousine de Kōta. Elle a également environ 19 ans et étudie dans la même université que son cousin. Elle a emménagé avec lui dans une vieille auberge appartenant à sa mère. Elle est amoureuse de Kōta depuis l'enfance, et nourrit une jalousie envers Nyû qui a droit à toute l'attention de Kōta.
NanaNana (ナナ) est une autre diclonius de 16 ans, elle pense être la fille du directeur Kurama à cause de l'affection qu'il lui a porté pendant qu'elle était enfermée (alors que la vraie fille du directeur est Mariko). Nana est relâchée pour tuer Lucy, mais durant son combat, Lucy lui arrache ses deux bras et ses deux jambes. De retour à la base, Nana n'est plus en état d'utiliser quoi que ce soit d'autre que ses vecteurs, le directeur lui met de faux membres qu'elle dirigera avec ses vecteurs. Nana est relâchée dans la nature par le directeur contre ses vrais ordres qui étaient de la tuer. Elle vivra ensuite avec Kōta, Yuka, Mayu et Nyû, mais Nana c est que Nyû est Lucy et veut la tuer.
MayuMayu est une jeune adolescente âgée de 13 ans, elle fêtera ses 14 ans au cours de la série. Elle s'est enfuie de chez elle parce qu'elle ne supportait plus son beau père qui abusait d'elle. Elle en avait parlé à sa mère, mais cette dernière n'a rien fait, car elle savait que le seul moyen pour que cet homme reste avec elle était qu'il abuse de sa fille. Elle a été adoptée par Kouta, Yuka et Nyû. Kouta lui paye les frais de l'hôpital.
MarikoOn ne voit Mariko qu'à la toute fin, cette Diclonius est spécialement engagée pour en finir avec Lucy. Fille du directeur Kurama, elle est dotée d un certains nombres de vecteurs ayant une portée de 11 mètres chacun. Dès qu'elle commence à les maîtriser, elle déploie une puissance effrayante. Ayant été enfermée dès sa naissance, elle n'a jamais marché et se déplace en chaise roulante. Mariko a environ 10 ans.