ポニョ
声 - 奈良柚莉愛
フジモトとグランマンマーレの娘。外界への強い興味を持ち、フジモトの目を盗んで家出を試みるが、瓶に頭がはまって困っていたところを宗介に助けられ、「ポニョ」と名づけられる。父からは「ブリュンヒルデ」という名を与えられていたが宗介につけられたこの名がいたく気に入り、以後この名で通す。
人間によく似た顔を持つため、トキからは「人面魚」と呼ばれる。宗介の血液（傷口）を舐めたため、半魚人になる力を得、更に珊瑚の塔からの脱走の際に、深奥部の井戸に溜まった「生命の水」を解放。それを浴びて、人間への変身が可能となった。ただし、人間の姿を維持する為には大量の魔法の力を要し、力が減衰すると猛烈な眠気に襲われる。そこで十分な睡眠をとらないと容姿の逆戻り（半魚人→魚）を招く。肉食らしくハムが好物で、パンなどの植物性の食物には見向きもしない。容姿が魚の時より人語を解し、バカにされると相手に向かって口から水鉄砲を放つ。
名前の由来は、作画中の宮崎が自身の描いたキャラクターを「ポニョっとしている」と思ったことから命名された。

宗介
声 - 土井洋輝
保育園「ひまわり園」に通っている5歳の少年。明るい性格で正義感が強く、崖の下で出会ったポニョを守ろうと奮闘する。
一家の方針らしく、実の両親（リサ・耕一）を名前の呼び捨てで呼ぶ（ポニョと同じ）。一家の影響か、5歳児ながら信号灯によるモールス信号の送受信ができる。年齢よりもやや大人っぽい描写がされ、保育園でも二人の女の子に同時に遊びに誘われる場面も見られる。
名前の由来は、夏目漱石の小説『門』の「崖の下の家にひっそりと暮らす野中宗助」から取られていると言う。

リサ
声 - 山口智子
宗介の母だが、宗介から「リサ」と呼ばれている。デイケアサービスセンター「ひまわりの家」で働く。凄腕のドライビングテクニックの持ち主。「リサ・カー」と呼ばれる軽自動車で、海沿いの狭いワインディングロードを華麗なドリフト走行で駆け抜ける。郊外型スーパーでの買物場面では、買出しの大荷物を軽々と持ち上げるなど、力持ちでもある。大雨で避難命令が出ているにも関わらず、「ひまわりの家」の老人たちが心配で飛び出していくなど、無鉄砲なところがある。早く帰宅する予定だった夫が、急用で帰れなくなると不貞寝したり、信号灯を使いモールス信号で罵倒してむくれるなど、子供っぽいところもある。25歳。
息子である宗介の前でも、夫を「耕一」と呼び捨てにし、それが宗介に影響しているようである。宗介は老人ホームのお年寄りたちもすべて名前（さん付け）で呼んでいることから、大人を名前で呼ばせるのはリサと耕一の教育方針である可能性もある。

耕一
声 - 長嶋一茂
宗介の父。宗介からリサ同様「耕一」と呼ばれている。内航貨物船「小金井丸」船長。家を留守にしていることが多く、滅多に帰ってこない。ライトによるモールス信号でリサに何回も「愛してる」と送っていた。30歳。
フジモト
声 - 所ジョージ
ポニョの父。かつては人間だったが、その破壊性に愛想を尽かし、現在は海の眷属（けんぞく）として生きる魔法使い。海中では自作の潜水艦「ウバザメ号」を駆り、水魚などの魔物を操る力や、カニ除けの結界を張る能力を持つ。海底にある珊瑚でできた塔に住み、クラゲなど海棲生物の増殖を行っている。1907年前後から[8]、魔法で海水を浄化・精製した「生命の水」の抽出を開始し、珊瑚の塔の内部にある井戸に貯蔵している。フジモトは「生命の水」の力を使ってデボン紀のような「海の時代」の再来を夢見ていたが、ポニョにより「生命の水」を全て奪われてしまった。ポニョの力により月と地球が接近し、人工衛星の落下や潮汐力増大にともなう津波が発生したことから、フジモトは混乱の解決に奔走することになった。
鼻は高く、ポニョと同じく髪は赤毛であり、スマートな長躯の持ち主である。海中、陸上問わず、ストライプの入ったジャケットを着こなし、ときに上着をマントのように羽織っている。なお、珊瑚の塔の室内には複数のジャケットが吊るしてあり、本編内でも複数の柄のジャケットをそれぞれ着用している。皺が多く、珍妙な化粧をしているためか、実の娘のポニョから「悪い魔法使い」呼ばわりされることもあるが、「ひまわりの家」の利用者からは悪い人ではないと評されている。もともとは人間だったため陸上でも活動できるが、肌の乾燥を防ぐため海洋深層水を周囲に散布する。しかし、リサには庭に除草剤をまき散らす変人と思われるなど、ときに不審者に間違えられることもある。また、海中では窒息を防ぐため、頭部をマスクのような泡で覆っている。
グランマンマーレとの間にはポニョら娘たちを多く設けた。しかし、「海なる母」としての存在であるグランマンマーレをフジモト一人が独占することは許されないため[8]、やむを得ずグランマンマーレと離れ離れに暮らしており、ポニョら子供たちを男手一つで育てている。
若い頃は『海底二万リーグ』に登場する潜水艦「ノーチラス号」にて唯一の東洋人乗組員として働いていたが、少年だったフジモトはグランマンマーレに出会い恋に落ち、その後結ばれる。海棲生物を育てる魔法使いになったとされている[8]。本編では、人間を辞める際の苦労を振り返るフジモトの発言があるが、魔法使いになるまでの前歴を示す描写は登場しない。

グランマンマーレ
声 - 天海祐希
ポニョの母。公式設定では海なる母とされており、海全体の女神のような存在。海中での光り輝く姿を見た船員らから「観音様」と呼ばれていた。大きさを人間大から大型船超まで自由自在に変えることができる。神であるため、美しい容貌のまま、いつまでも歳をとらない。
ポニョの妹達
声 - 矢野顕子
姉のポニョをフジモトの研究所から脱出させたり慕っている。何匹もの数がいる。ポニョが解放した「生命の水」の力で水魚に変化する。

水魚
声 - 所ジョージ
フジモトが操る魔物。一見するとただの波のようだが、目が2つあり、自分の意思を持つ。フジモトの命により、ポニョを連れ帰った宗介を監視したり、フジモトを自らの背に乗せることもできる。その姿は子供にしか見えないとされている。
声のキャストはフジモトと同じく所ジョージが務めた。

トキ
声 - 吉行和子
「ひまわりの家」の利用者で、電動車椅子に座っている。他の住人と異なり、いつも憎まれ口を叩くが、根は優しい。: 宮崎監督の母がモデルとされている（前出「プロフェッショナル」など）。

ヨシエ
声 - 奈良岡朋子
「ひまわりの家」の利用者。トキと同じく車椅子に座っている。宗介を実の孫のようにかわいがるなど心優しい老人。

カヨ
声 - 左時枝
「ひまわりの家」の利用者で、ヨシエと一緒に行動することが多い。若い頃はキャリアウーマンだったらしい。

婦人
声 - 柊瑠美
ポニョと宗介が出会った子連れの女性。昭和30年代風の古風ないでだちで、おっとりとしていて、少し感性がズレている。

アナウンサー
声 - 羽鳥慎一（日本テレビアナウンサー）
テレビのニュース番組で、台風の情報を伝える。

クミコ
声 - 平岡映美
「ひまわり園」の園児で、宗介の女友達。勝気でおしゃまな女の子で、おしゃれ好き。

カレン
声 - 大橋のぞみ
「ひまわり園」の園児。いつもぼーっとしている。

その他の声優：竹口安芸子、山本与志恵、片岡富枝、田畑ゆり、佐々木睦、山本道子、金沢映子、斎藤志郎、石住昭彦、田中昭生、脇田茂、つかもと景子、山本郁子、沢田冬樹、渋谷はるか、川辺邦弘、手塚祐介、柳橋朋典、塚本あい