罗辑：主角，与杨冬高中同学。研究天文学与社会学，正是这两个学科的交叉，给后来的“宇宙社会学”概念提供了萌芽土壤。大刘给主角取这么个名字颇有趣味，最终在三体危机中突破危机赢得和平的最核心力量，其实是“制衡”，而制衡的力量源泉，就是逻辑分析。
2叶文洁：《三体1》故事的主角，在红岸基地第一个与“三体”星接触的人。后成为地球三体组织的精神领袖。杨冬的母亲。《三体2》中只短暂出场，引导罗辑推演出“宇宙社会学”理论。
3麦克·伊文斯：在《三体1》故事中，他在中国西北植树救鸟，后靠巨富父亲的遗产，启动三体组织ETO，是三体组织的领袖。多次与三体人对话，并揭示了三体人靠脑电波进行交流的事实，得出三体人不存在谎言，故而不能进行伪装，无法产生复杂的战略思维和计谋。说实话大刘在这个地方把“谎言”在人类社会的重要性写的挺高，不知他是不是看过电影《谎言的诞生》，从里面获得了一些灵感。
4吴岳：海军“唐”号航母的指挥官，但“唐”尚未建造完成。后便和章北海一起调去成立了太空军。
5章北海：海军“唐”号航母的政委。后来加入第一批太空军并成为骨干力量。因其坚定的胜利信心，被安排加入“援助未来计划”，从而经过冬眠到达2个世纪后。在于太空舰队被水滴攻击前，他挟持“自然选择号”战舰外逃，为人类保留下文明种子。但随后因能源与战舰配件原因，被另一艘人类战舰“终极规律号”消灭。
6雷德尔：北美防空司令指挥中心NMD系统控制室，目标甄别员。
7琼斯：北美防空司令指挥中心NMD系统控制室，轨道监测员。
8乔治·菲兹罗将军：地球防御理事会高级协调员，后来就是他无意中发现了三体舰队通过宇宙尘埃区时留下的波纹尾迹——“刷子”。
9张援朝：化工厂退休职员。大刘引入的几个普通市民角色，以便从普通人角度呈现事件进展，提供对星球大事件的小市民视角。
10杨晋文：张援朝的邻居，退休的中学教师。
11苗福全：张援朝的另一个邻居，以前是个山西煤老板，经济条件比张援朝、杨晋文好些。
12贾维彬：电视新闻报道里的一个人，院士、超导专家，新闻里报道他患白血病去世。公众担心是否是智子杀人，丁仪出来澄清。
13常伟思：在《三体1》故事中出场，是陆军少将，作战部的领袖人物。在《三体2》组建成立中国太空军，成为第一代太空军领袖。
14史强：《三体1》故事中的一个警察，办事风格粗暴，也因此招得大家反感。但其观察力过人，办案能力强，才得以一直被任用。粗犷的性格使得他没有知识分子的悲春伤秋，在《三体1》最后关头，反而为汪淼和丁仪提供了精神支撑——三体星人把地球人称为“虫子”，他带着汪淼和丁仪回到家乡，告诉他们蝗虫没有科技，却从未被消灭。在《三体2》中，成为地球防务安全部工作人员。
15史晓明：史强的儿子，依靠着史强在地球防务安全部的工作身份，编造“逃亡基金”等事情，骗取市民钱财。苗福全就是被骗的其中一个。
16加尔诺夫：逃亡主义盛行后，他在特别联大上激烈反对逃亡主义。
17郑、小张：史强的队员，负责护送罗辑。
18白蓉：罗辑认真交往过的一个女友，青春小说作家。在她的引导下，罗辑尝试自己构造小说人物形象，结果创造了一个傻白甜的女生形象，罗辑深深爱上了自己创造出来的这个虚构人物，并在其后以她为原型，找了庄颜结婚生子。听这名字，就知道大刘的异性审美是多么老派和传统。
19坎特：罗辑第一次前往联合国接受面壁者任命时，迎接罗辑的联合国保卫人员。其后与史强一起承担罗辑的保卫工作。
20萨伊：联合国秘书长，菲律宾人。
21面壁者1号
a) 弗里德里克·泰勒：时任美国国防部长。
b) 表面计划：利用宏聚变作武器对抗三体舰队。
c) 真实计划：打算把所有地球军队消灭，进入量子态，然后利用量子态的军队和三体军队对抗。估计大刘参考了《蚁人》故事。
d) 结局：在被破壁者揭穿后，在罗辑的庄园投湖自尽。
22面壁者2号
a) 曼努尔·雷迪亚兹：时任委内瑞拉总统。
b) 表面计划：制造巨型氢弹对抗三体舰队。
c) 真实计划：利用巨型氢弹，将水星炸裂，卷入太阳，引起连锁反应吞噬整个太阳系。依此来要挟三体舰队。
d)结局：在被破壁者揭穿后，回到自己祖国，被群众用石块砸死。
23面壁者3号
a) 比尔·希恩斯：脑神经科学家。与妻子山衫惠子共同从事脑科学研究。
b) 表面计划：通过脑科学发展，激发人类大脑潜能，提升人类智能。
c) 真实计划：研发思想钢印，给大脑写入坚定的人类必败信念，务必保留人类文明。
d) 结局：水滴大战之前，才被自己的破壁者也就是他妻子山衫惠子揭露。
24山衫惠子：3号面壁者比尔·希恩斯的妻子，也是脑神经科学家。是三体组织ETO成员，自己丈夫3号面壁者比尔·希恩斯的破壁者。
25艾伯特·林格：第二代哈勃望远镜的建设者。
26伽尔宁：行星防御理事会PDC轮值主席，俄罗斯人。
27艾伦博士：洛斯阿拉莫斯国家实验室主任，
28麦克：洛斯阿拉莫斯国家实验室工作人员，无关紧要的出场。大刘在第二部里写了太多无关紧要的人。
29井上宏一：日本防卫厅长官。面壁者1号泰勒想恢复神风自杀队，遭到井上宏一的反对。
30威廉·科兹莫：天体物理学家，恒星权威。面壁者2号雷迪亚兹就是在他的研究成果里，发展出以超级氢弹将水星炸裂，卷入太阳，引起连锁反应吞噬整个太阳系的方案。
31庄颜：史强为罗辑找回来的梦中情人。和罗辑生了一个孩子。
32哈里斯：林格哈勃实验室工作人员，乔治·菲兹罗在哈勃2代望远镜拍摄的照片上发现了“刷子”之后，哈里斯患上了忧郁症，被辞退。
33张翔：史强的同事，罗辑在北欧居住时的保卫人员之一，在护送罗辑去联合国的时候，他也出场过，史强只是简单的称呼他是小张。这么看来大刘或者说所有作家，是不是都列了一份出场名单，以便随时呼应，而不是再创造一个新人名出来。
34张卫明：前文张援朝的儿子。
35张延：张援朝孙子。
36晓虹：张援朝媳妇。
37威尔逊：第一个来“信念中心”接受“思想钢印”的人，是太空军文职人员。不过是个醉汉，他老婆凯瑟琳出轨了，他来寻找安慰。
38凯瑟琳：威尔逊老婆。
39熊文：罗辑冬眠醒来后，病房里的室友。给罗辑进行了一些简单的新世界介绍。
40本·乔纳森：三大舰队联席会议特派员，负责来带领罗辑参与最后一次面壁者计划听证会。
41郭正明：市公安局数字现实处。负责办理罗辑苏醒后的被追杀案件。
42东方延续：“自然选择号”战舰的美女舰长
43肯博士：林格-菲兹罗监测站工作人员，来自地球。
44罗宾逊将军：林格-菲兹罗监测站工作人员，来自舰队。由于林格、菲兹罗两人发现了刷子，后来的望远镜已经不再使用哈勃进行命名，改为林格-菲兹罗，工作人员则保留了原来的搭配方式，由一个科学家和一个军方人员配合管理。
45列文：“自然选择号”第一副舰长
46井上明：“自然选择号”第二副舰长
47丁仪：《三体1》中出场，杨冬男友，研究球形闪电发现了宏原子而闻名。在《三体2》中苏醒后，在北京大学物理系任教。最后在考察水滴时，被高温尾焰烧死。
48西子少校：亚洲舰队派出配丁仪考察水滴的人。
49赵鑫：“北方号”目标甄别助理，少尉。
50李维：“万年昆鹏号”中级控制员，上尉。在水滴之战中，他们率先发现了战斗的异样。
51蓝西中校：“自然选择号”首席心理学家。
52斯科特：“企业号”战舰心理学家，牧师