人物介紹
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阿虛（キョン）（聲優：杉田智和）
阿虛本作的主角。阿虛其實是他的綽號，本名不明，負責故事旁白的角色。雖然故事以涼宮春日為中心，但故事是以阿虛的角度說出的。縣立北高中一年五班的學生，家裏有雙親跟一個妹妹，還有《涼宮春日的歎息》中撿來的公三色貓三味線。小時候渴望遇到有趣、不可思議的事件，但他明白到“外星人、未來人、超能力者、異世界人等等”都隻是虛構的，便漸漸地開始習慣現實，希望平凡地度過一生，直到遇上了涼宮春日。自從被春日強行拉進SOS團後，他便常因春日的鬼主意而忙得不可開交。他是SOS團唯一的正常人，因此常會對春日的無理命令及眾人對春日的服從態度感到不滿並抱怨（大多是對春日及古泉的抱怨，亦是此作的特色）。對朝比奈實玖琉有好感，並能察覺到長門極微的表情變化。他也是幾乎唯一一個會勸告春日的人。根據古泉的說法，他是春日“在現實世界唯一想在一起的人”。他常常要解決春日有意無意間所闖的禍，在這個時空擁有最大的煽動春日的能力。雖然他經常抱怨，但其實他是十分喜歡在SOS團的生活的。
阿虛在《竹葉狂想曲》的時光旅行中，回到三年前的七夕接觸春日時使用的假名，因此春日在後來真正初次和阿虛見麵的時候就對他隱約有所印象，但之後春日始終不知道阿虛就是約翰史密斯。這名字也成為了《涼宮春日的消失》中阿虛和失去記憶的春日的最後連係。
涼宮春日縣立北高中一年五班的學生，SOS團的團長，座位永遠在阿虛的後方。不但容姿端麗，而且無論學業或運動都相當優秀，但是個性唯我獨尊，對於不喜歡的話都聽不進去。原本一直過著平凡的生活，但自從在小學六年級時看了一場棒球賽後，便發現自己原來是十分渺小的，生活也是十分平凡乏味。因此，她在初中開始改變自己，不斷做出各種怪事（如在晚上潛入學校操場畫奇怪的符號），希望借此發現發現異常的事物，因此在東國中和北高都無人不曉她的名字，並將她當成怪人。到了北高後，因為阿虛的一句話而靈光乍現，成立SOS團。極其衝動，而且好勝心極強，一有任何鬼點子（通常都是毫不經過大腦的）都要立刻執行，但是奔波受苦的一向都是阿虛跟朝比奈。擁有在本人不自覺之下改變現實的能力，隻要是她想要的東西，便一定會出現，但因為她還有正常人的常識，世界才不致於被改變。她這種能力導致她被各方勢力關注中，但本人完全不知情。她對阿虛的感情比起對其他人深厚，在多部作品中，均顯出她是非常重視阿虛的。
長門有希（長門有希（ながとゆき））（聲優：茅原實裏）
長門有希縣立北高中的一年級學生，是被SOS團占用的文藝部教室的僅存部員，平時總是麵無表情地看書（多是厚厚的精裝書），獨居。她的真正的身份是由存在於宇宙中的“資訊統合思念體”在故事開始前三年所製造，用來與有機生命體接觸的聯係裝置外星人，目前的任務是觀察涼宮春日。她擁有借著“改變空間資訊”來操控物件的能力（如把球棒變成自動擊出全壘打），並經常在各個事件中暗中發揮能力協助而深受阿虛信賴，因此在阿虛的內心獨白有“長門大明神”的稱號。不使用違反物理定律的操作也可以輕易侵入任何連在網絡上的電腦。除了書本外對電腦研究社自創的遊戲也有點興趣。初登場時的造型是個眼鏡娘，在朝倉刺殺阿虛不遂後因阿虛的意見改為無眼鏡的造型。隨著故事的發展，她也逐漸露出各種感情。在《涼宮春日的消失》中，長門是眾人裏唯一個性改變的人物。
朝比奈實玖琉縣立北高中的二年級學生，有一副可愛的娃娃臉及不相稱的**，有不少男生支持者，被穀口喻為“北高的小天使”。因為春日說需要蘿莉**萌吉祥物的角色而被強迫加入SOS團。她原是書法部的學生，現在則是SOS團的女仆兼吉祥物。常被春日強迫做各式各樣的cosplay，並在社團教室電腦中留有許多精彩的照片（被阿虛設為隱藏獨占）。在SOS團的指定工作是為團員泡茶，為了做得盡善盡美，更會親自購買優質茶葉來服務其他團員。性格膽小、怕事，不時哭喪著臉的樣子。左胸上有一顆星形的痣。她的真正的身份是來自未來的調查員，但是因為階層低而沒有任何特別的能力跟權限，跟普通人沒兩樣。由於規定限製，隻要談話內容涉及禁止談論的事項，就會用“禁止事項”代替。在《朝比奈實玖琉的憂鬱》中因為自己的無能而感到苦惱。每當自覺與阿虛有任何較親密舉動都會緊張不已，為了讓涼宮與阿虛之間的既定事項能夠出現而要求阿虛與自己保持距離。年齡不詳。
朝比奈實玖琉（大）
在本作中數度登場、朝比奈實玖琉數年後的樣子。在文中以“朝比奈實玖琉（大）”來加以區別。變得比較成熟穩重。實玖琉（大）經過努力爭取後，在組織中擁有比較多的權限和能力。“這是既定事項。”一話是她的口頭禪。曾叮囑阿虛︰“不要對我太好。”
古泉一樹（古泉一樹（こいずみいつき））（聲優：小野大輔）
古泉一樹神秘的轉學生，被春日拐到SOS團的一年九班學生，並被春日任命為SOS團的副團長。在故事中是類似智囊、總是帶著微笑的角色。根據當時心情的不同，古泉臉上的笑容會有很微妙的差別。而他臉上的“人畜無害”的笑容，亦是古泉一樹最突出的人物特色。喜歡玩各式各樣的桌上遊戲，並經常帶不同種類的桌上遊戲到社團教室和阿虛玩，但技術都十分爛。喜歡對阿虛說哲學理論（多半和涼宮春日有關）。他的真實身份是超能力組織“機關”的一員，是一個隻能在閉鎖空間中發揮超能力的超能力者，平時一樣也是看不出任何特殊之處的普通人。由於工作與涼宮春日的精神不安定而做成的閉鎖空間有關，所以對涼宮春日的精神狀態尤其關心，並自稱是研究涼宮春日精神狀態的專家。在《涼宮春日的消失》中，古泉是唯一一個仍待在春日身邊的SOS團團員，並喜歡上了春日。
校內同學
一年五班的班長，被穀口評為AA+級的美少女，頭腦好、性格好，是在班上很受歡迎的風雲人物。她的真正身份和長門一樣為資訊統合思念體屬下的外星人，和長門一樣有操縱空間資訊的能力，並和長門住在同一座公寓。她原本的任務是輔助長門觀察涼宮春日，但為了令觀察對象（涼宮春日）出現變化，故此決定將阿虛──涼宮唯一重視的人——殺死，以觀察其改變，最後在刺殺阿虛的過程中被長門解除資訊結合而消失。長門為了隱藏這個秘密，於是令人以為朝倉的消失是因為要和家人一起移民到加拿大。在《涼宮春日的消失》中，朝倉再次出現，並在長門身邊擔任保護長門的角色。
穀口（穀口（たにぐち））（聲優：白石稔）
一年五班學生，和春日一樣畢業於東國中。喜歡釣馬子，並曾將北高一年級的所有女生評級。阿虛和春日搭話前阿虛就是從穀口口中得知春日的往事。
國木田（國木田（くにきだ））（聲優：鬆元惠）
一年五班學生，國中時和阿虛是同學，一直認為阿虛喜歡奇怪的女孩子（阿虛堅稱這是誤會）。
鶴屋（鶴屋（つるや））（聲優：鬆岡由貴）
朝比奈的同班同學，SOS團的名譽顧問。個性活潑、大而化之，平常很照顧朝比奈。家裏不是一般的有錢（住在一間非常大的和式宅第，並有多間別墅），由涼宮春日的陰謀中可知其家給古泉的組織也提供資助。知道春日、長門和朝比奈不是普通人，並曾說過阿虛身上有著和她一樣的正常人味道。
電腦研究社社長（コンピュータ研究會部長）（聲優：小伏伸之）
真名不明的二年級電腦研究社社長、獨居。被春日以他“性騷擾”朝比奈的照片威脅，送出一部新型電腦給SOS團，還要幫助春日裝配線路的可憐人。因為這樣而深深不忿，所以經常登入SOS團的網頁，看看他們有沒有更新（也令他卷入了《神秘訊號》事件之中）。在《射手座之日》更使用自己開發的電腦遊戲向SOS團挑戰，卻被長門收拾得幹幹淨淨，亦因此失去四部手提電腦。
喜綠江美理（喜綠江美裏（きみどりえみり））（聲優：白鳥由裏）
縣立北高中二年級的女生，與朝比奈並不同班，隻在共同課程時與她見過麵，兩者之間甚至連話也沒有多說過。在《神秘訊號》一文中，以電腦研究社社長的女朋友的身份到來文藝部室向SOS團求助，希望能尋回失蹤的男友。事實上，電腦研究社社長也不知道自己有這樣的一個女朋友，據長門說喜綠也是外星人終端，據阿虛猜測她是屬於穩健派的。現為學生會書記。
其他角色
虛妹（キョンの妹）（聲優：青木靜香）
阿虛的妹妹，本名不明，就讀小學五年級。阿虛的綽號就是她向阿虛的同學“發揚光大”的。個性活潑、天真無邪，有時候也會參與SOS團的活動（如棒球比賽、合宿、拍攝電影等）。
在《涼宮春日的歎息》中涼宮春日因要拍攝電影而撿來的雄性三色貓。最初因涼宮的願望而擁有說話的能力（而且還是說一些充滿哲學味道的話），後來因世界回複正常而喪失了說話的能力，並被阿虛收養。昵稱三味。（注：日本傳統樂器三味線的共鳴箱是由貓皮作成。）
三味線二號（シャミセン2號）（動畫中並未登場）
在《尋貓記》中古泉因要玩推理遊戲而撿來作道具的雌性三色貓。昵稱三味二。
多丸圭一（多丸圭一（たまるけいいち））（聲優：井上和彥）
在《孤島綜合症》中初次登場。在孤島和雪山的時候是別墅的主人。“機關”的一員。
多丸裕（多丸裕（たまるゆたか））（聲優：森川智之）
在《孤島綜合症》中初次登場。在孤島和雪山的時候是多丸圭一的弟弟。“機關”的一員。
新川（新川（あらかわ））（聲優：大塚明夫）
在《孤島綜合症》中初次登場。在孤島和雪山的時候是受聘於多丸圭一的管家。“機關”的一員。他也是那部在《憂鬱》中接載阿虛及古泉的黑色出租車的司機（詳見動畫版第十三集《涼宮春日的憂鬱5》）。
森園生（森園生（もりそのう））（聲優：大前茜）
在《孤島綜合症》中初次登場。在孤島和雪山的時候是受聘於多丸圭一的女侍。“機關”的一員，年齡不詳。
中河（中河（なかがわ））（動畫中並未登場）
在《示愛怪客》中初次登場。他是阿虛在初中認識的點頭之交，是一個身材健壯的熱血青年。在SOS團第一次戶外活動當日對長門一見鍾情，自當時開始已經計劃十年後的婚姻計劃，並借阿虛的手向長門表達愛意而引起了長門的興趣。最後長門發現整件事的原委是因為中河擁有透過聯係裝置外星人（長門）看到資訊統合思念體的超能力，而中河所愛的是其實是資訊統合思念體所散發出來的智慧光芒。在長門消除他這種超能力後，中河便對長門失去興趣，但中河由始至終都不知道整件事情的真相。
學者（暫譯）（ハカセくん）（動畫中並未登場）
在《朝比奈實玖琉的憂鬱》裏首次登場，本名不明。是個有禮貌的小男孩（約小五，小四），並且很擅長繪畫。住在涼宮春日的家附近，春日經常會幫他補習。對未來人來說，他是一個很重要的人，因為沒有他便不能實現時間旅行。有一天，在回家的路途差點被其他的未來人用車撞死，幸得阿虛及朝比奈相救，才幸免於難。阿虛及朝比奈是經由朝比奈（大人版）的提示到達了救得學者的十字路口。有可能是時間機器的發明人