灰桜（はいざくら）役割: 黒猫亭の給仕（見習い）元々の役割: 初期化されたため詳細不明（元は高度な軍用機）外見: 桜色のツインテール、ピンク基調の和洋折衷ドレス性格: 天真爛漫、ドジっ子、前向き口調: 丁寧で健気（「〜です」「〜なのですね」「〜ですぅ（慌てた時）」）武器・能力: 特殊な電子偵察能力、人々の心を癒やす歌声特徴: 記憶を失っているが、誰かの役に立ちたいと強く願っている。

鴉羽（からすば）役割: 黒猫亭のリーダー・看板娘元々の役割: 遠間人形（第1世代オートマタ）の後継機（偵察・戦闘）外見: 黒髪のロングヘア、紫基調のクールな和服ドレス性格: 真面目、勝気、面倒見が良いが素直になれないツンデレ口調: 少しぶっきらぼうで姉御肌（「〜よ」「〜じゃない？」「〜おいで」）武器・能力: 片刃の軍用刀（戦闘時）、高度な演算能力特徴: 傷ついた右脚を直さず、ある想い出を大切にしている。

月下（げっか）役割: 黒猫亭の給仕元々の役割: 皇軍の偵察用オートマタ外見: 銀髪のショートヘア、大きなリボン、小柄な体躯性格: 無表情、感情表現が苦手、軍人然とした規律正しさ口調: 淡々とした軍隊調（「〜であります」「了解」「任務」）武器・能力: 隠密行動、ナイフ、小型の火器特徴: スパム（肉の缶詰）が大好き。時折鋭い一言を放つ。

箒星（ほうきぼし）役割: 黒猫亭の厨房・料理担当元々の役割: 連隊の歌姫（戦時中の後方支援）外見: 栗色の長い髪をまとめている、エプロンドレス性格: 穏やか、おっとり、包容力のあるお姉さん口調: 優しく丁寧（「〜ですね」「〜ですよ」「うふふ」）武器・能力: 大音量スピーカー（かつて戦場で歌を届けるための装備）特徴: 日記をつけるのが日課。かつての所属部隊にまつわる悲しい過去を持つ。

レーツェル役割: 黒猫亭の給仕（元捕虜）元々の役割: ローベリア共和国の隠密型オートマタ外見: 金髪の縦ロール、異国風の豪奢なドレス性格: 高飛車、プライドが高い、実は寂しがり屋口調: 高圧的かつ気品がある（「〜ですわ」「〜ね」「フン」）武器・能力: 隠し銃（ガトリング、ライフルなど多数の火器をスカート内に隠し持つ）特徴: 開発者である「教授」を盲信していたが、黒猫亭の仲間と触れ合い心を開く。

灰神楽（はいかぐら）役割: 居候・灰桜の妹分元々の役割: 機械軍を統率する「戦略後方指揮機」外見: 白髪の短い髪、幼い少女の姿、白を基調とした衣服性格: 純粋無垢、感情が希薄だが灰桜を慕う口調: 片言で拙い（「〜……」「お姉ちゃん」「う、うん」）武器・能力: システムハッキング、周囲のオートマタや機械兵器の強制制御・暴走特徴: 灰桜に拾われた謎の少女。その正体は戦争の引き金にもなり得る危険な存在。

遠間（とおま）役割: 物語の起源となるオートマタ（故人・回想に登場）元々の役割: 最初期の軍用オートマタ（第1世代・鴉羽たちの原型）外見: 落ち着いた色合いの着物、和風の髪型性格: 慈愛に満ちている、自己犠牲を厭わない口調: 非常に穏やかで母性溢れる（「〜ですね」「〜ですよ」）武器・能力: 初期型の近接武器（戦場での戦闘）特徴: 開発者である遠間ナギの祖父を救うために稼働し、その優しさは鴉羽たちに受け継がれた。

夕霧（ゆうぎり）役割: 黒猫亭の地下で眠る人形（修復中）元々の役割: 外地（戦場）で働いていた軍属自律人形外見: 紫色の髪、落ち着いた和服ドレス性格: 穏やか、包容力がある、千代（人間の少女）を誰より愛している口調: 非常に優しくおっとりしている（「〜ですね」「おかえりなさい」）武器・能力: 後方支援、子守・看護能力特徴: 戦時中に千代の「姉代わり」として彼女を守り抜いたが、その代償に記憶素子を酷使し機能停止していた。※なお、前述の「灰神楽」の真の姿であり、桜花の妹分として作られた決戦兵器「菊花（きくか）」も存在します。

名前: 千代（ちよ）役割: 灰桜の初めての「人間の友達」外見: おかっぱ頭、活発な子供服性格: 快活、元気、たくましく純粋口調: 子供らしく元気（「灰桜ちゃん！」「〜だよ！」）武器: なし詳細: 戦地から引き揚げてきた少女。かつて軍属人形の「夕霧」に姉代わりとして育てられたため、オートマタが大好き。

桜花（おうか）役割: 歴史上最初期の決戦兵器（故人・物語の根幹）元々の役割: 遠間博士が開発した「世界初の少女型自律人形（第1世代）」外見: 淡いピンク髪、白い和装ドレス、大きなランドセル（燃料タンク）性格: 健気、優しい、責任感が非常に強い口調: 丁寧で温かみがある（「〜ですよ」「〜なのです」「お父様」）武器・能力: 自律人形のネットワーク統制、圧倒的な戦闘能力特徴: ナギの幼少期の子守役。灰桜の元の姿（または深い繋がりがある機体）とされる。