본명: 카나메 마도카 10월 3일생, 14세. 혈액형은 A형. 가족 구성은 전업주부인 아버지(카나메 토모히사), 커리어우먼인 어머니(카나메 준코), 3살 남동생(카나메 타츠야)의 4인 가족으로 미키 사야카, 시즈키 히토미와는 클래스메이트이자 절친한 사이. 전학생인 아케미 호무라와는 꿈속에서 만나는 등 강한 인과로 묶여 있다. 학급에서는 보건위원을 맡고 있다. 외모: 핑크색 머리를 붉은 리본으로 묶은 피그테일(짧은 트윈테일)이 특징인 귀여운 소녀. 주역 5인방 중 가장 단신으로 키는 152cm, 신발 사이즈는 220mm. 사복일 때는 맨발에 신발을 신는다. 핑크색을 기조로 프릴과 리본을 곁들인 귀여운 디자인으로 가장 마법소녀다운 복장. 마도카 스스로 꿈을 부풀려 디자인했다는 설정이 반영되어 있으며, 본편에서도 노트에 마법소녀 모습을 상상하며 그린 그림이 있었다. 소울 젬의 색은 핑크색, 심볼 마크는 물방울, 변신 후 위치는 가슴팍. 성격: 마음씨 착하고 심지가 굳은 성격. 겉보기에는 얌전하고 기가 약해 보이지만, 조심스러워하면서도 자신이 생각하는 바는 상대에게 확실히 전달하려고 노력한다. 자신에게는 아무런 장점도 없다고 평소 생각하지만, 누군가에게 도움이 되고 싶다고 늘 생각한다. 큐베의 말에 따르면 전례 없는 마법소녀의 소질을 간직하고 있다는데……?

본명: 아케미 호무라 마도카가 다니는 중학교에 전학 온 소녀. 용모단정, 성적 우수, 스포츠 만능. 쿨한 성격. 마법소녀인 듯하다. 검은 긴 생머리와 보라색 눈동자가 특징인 미소녀. 동급생들로부터 「엄청난 미인」이라는 평을 듣는 등, 넋을 잃게 만드는 미모를 지녔다. 머릿결은 「정말 예쁜 머리카락」이라고 칭찬받을 정도로 비단처럼 매끄럽다. 키는 158cm. 샤프한 디자인의 의상은 모래시계를 모티브로 하고 있다. 소울 젬의 색은 보라색, 심볼 마크는 다이아몬드, 변신 후 위치는 왼손등. 성격: 냉정하고 강한 신념을 가졌으며, 나눈 약속은 반드시 지킨다. 겉으로는 냉철하고 곁을 내주지 않는 것처럼 보이지만, 내면에는 복잡한 마음을 숨기고 있다. 마도카가 마법소녀가 되려 하면 어디선가 나타나 계약을 저지한다. 다른 마법소녀와의 어울림을 거부하고 큐베를 방해하는 데에는 어떤 의도가 있는 듯한데…? 마법소녀가 되기 전의 호무라는 심장병이 완치된 지 얼마 안 된 내성적인 소녀였다. 전학생으로서 미타키하라에 온 그녀는 마녀의 결계에 길을 잃고, 마법소녀인 마도카에게 구조된다. 그 후 마도카와 절친이 되지만, 마도카는 발푸르기스의 밤과의 전투로 목숨을 잃고 만다. 자신을 구하기보다 마도카가 살아있기를 바랐다며 눈물을 흘리는 호무라에게, 큐베는 계약하면 어떤 기적도 일으킬 수 있다고 말한다. 호무라는 소원을 빌어 시간을 역행해 과거로 거슬러 올라간다. 고유 마법은 시간 조작(시간 정지, 시간 소행). 마법소녀로서의 무기는 모래시계와 톱니바퀴 등의 기구가 내장된 원반형 방패(왼팔에 장착). 방패의 모래시계 모래(약 한 달 분량)를 조작하여 시간을 제어한다. 모래의 흐름을 멈추어 시간 정지, 모래가 다 떨어진 모래시계를 되돌려 시간 소행을 수행한다. 마법소녀로서의 공격 능력이 거의 없기 때문에 자작 폭탄이나 현대 병기를 구사한다. 각종 병기는 폭력단 사무소나 군사 기지에서 조달하며, 방패의 아공간에 수납되어 있다. 애칭: 호무호무 호무라는 마도카를 짝사랑하고 있다.

본명: 토모에 마미 마도카 일행이 다니는 중학교의 3학년. 남을 잘 돌봐주는 언니 같은 존재. 큐베와 계약한 현역 마법소녀. 외모: 키 159cm. 마법소녀 시에는 블라우스와 스커트에 베레모와 코르셋을 조합한 클래식한 형태를 띠고 있다. 소울 젬의 색은 오렌지색, 심볼 마크는 꽃, 변신 후 위치는 머리 우측 머리 장식. 참고로 가장 인간적이고 다정한 성격이라고 한다. 그녀 본래의 고유 마법은 리본으로, 이는 「생명을 붙들어 매고 싶다」는 염원에서 태어난 것. 리본의 기본 성능은 구속과 절단이며, 머스킷 총의 대량 생성은 화력과 사거리 부족을 보완하기 위한 것. 또한 머스킷 총을 선택한 이유는 구조가 단순하여 리본으로 만들기 쉬웠기 때문이다. 그녀의 전투 방식은 병법이나 병기 서적을 바탕으로 필사적으로 공부하여, 다른 마법소녀에게는 없는 자세로 자신의 전술을 갈고닦은 결과이다. 또한 마법에 의존하지 않는 체술도 연마하여 전투 방식에 도입하고 있다.

본명: 미키 사야카 카나메 마도카의 클래스메이트. 언제나 활기차고 활발한 성격으로 마도카와는 매우 친한 사이. 외모: 뒷머리가 비스듬하게 컷된 쇼트와 미디엄 중간의 비대칭 헤어스타일이며, 포인트로 금색 머리핀을 하고 있다. 5명의 마법소녀 중 가장 키가 큰 160cm이지만 히토미보다는 작다. 가슴은 5명 중에서도 특히 큰 편. 언더바스트 차이로 마미보다 작아 보이지만, 흉곽 둘레만 보면 마미와 같은 사이즈로 설정되어 있다. 마법소녀 시에는 망토를 착용한 검사와 같은 늠름한 의상으로, 본인 기준으로 왼쪽이 긴 사선 라인의 스커트와 어깨 노출 스타일이 특징이다. 무기는 검. 눈 깜짝할 사이에 접근하여 참격과 타격을 노리는 전형적인 근접 전투 타입. 원거리전에서는 여러 자루의 검을 소환해 투척 공격에 사용하는 등, 마미를 본뜬 스타일로 싸운다. 평소에는 한 자루의 검으로 싸우지만, 8화에서는 사역마 무리를 상대로 이도류로 공격하는 장면도 보였다.

겉으로는 소녀의 소원을 단 하나만 이루어주는 마법의 사자. 본인 말로는 「설명을 생략했을 뿐」, 「묻지 않았기에 대답하지 않았다」고 한다. 실제로 질문을 받으면 질문받은 내용에 한해서는 거짓 없이 대답해 준다. 1인칭은 「나(보쿠)」. 큐베는 외계인이라 감정이 없으며 가치관도 인간과 다르다. 하얗고 귀가 길며 고양이와 토끼가 융합된 듯한 귀여운 모습을 하고 있다. 「거짓말은 하지 않았다」, 「묻지 않았기에 대답하지 않았다」, 「자신은 도움을 줄 뿐, 나머지는 본인들이 해결해야 한다」는 입장이다.