Майор Сергей Нечаев, более известный как P-3 — опытный солдат и главный герой «Атомного сердца». P-3 довольно мрачный и высокомерный человек, благодаря своему прошлому. Он также получил несколько дополнений и имплантатов, сделанных доктором Дмитрием Сеченовым, чтобы спасти ему жизнь. Несмотря на это, P-3 считает, что машинам никогда нельзя доверять, поэтому неудивительно, что он полон решимости узнать правду о разворачивающейся ситуации в Учреждении 3826.
В альтернативной исторической вселенной «Атомного сердца» доктор Дмитрий Сеченов впервые изобрел мощное вещество под названием Полимер в 1936 году. Он также отвечает за создание Коллектива, нейронной сети роботов с искусственным интеллектом, которая, несмотря на то, что была создана с благородными намерениями помогать людям в повседневной жизни, была саботирована запуском Коллектива 2.0.
Доктор Лариса Филатова — талантливый нейрохирург, которая после смерти своего наставника продолжала заниматься интеграцией людей и машин в сеть Коллектив 2.0. Несмотря на свой интеллект и навыки, она известна тем, что несколько раз не подчинялась прямым приказам начальства.
Зинаида Муравьева, более известная как Бабушка Зина — закаленная в боях пожилая женщина. Как подполковник и бывший офицер связи Учреждения 3826, бабушка Зина обладает сильной волей и обладает обширными знаниями об Учреждении.
Михаэль Штокхаузен — немецкий ученый, который после войны обратился к СССР в поисках возможностей. Он быстро поднялся по служебной лестнице благодаря своим научным и организаторским способностям и в конечном итоге был завербован в Учреждение 3826, где вскоре заслужил уважение Сеченова.
Виктор Петров — опытный инженер, робототехник и программист, быстро зарекомендовавший себя в работе, завоевавший уважение Штокхаузена и даже самого Сеченова. Благодаря этому ему была отведена ведущая роль в разработке нейросети Коллектив 2.0. Однако она не сработала, поскольку с тех пор ему сделали выговор и потребовали выполнять общественные работы после предательства идеалов Учреждения, когда его амбиции начали угрожать обществу.
Роботы-близнецы, которых вы наверняка видели. Это помощники и телохранители доктора Дмитрия Сеченова, построенные так, чтобы отражать театральную натуру балерин. Эти роботы-близнецы, оснащенные первоклассными технологиями, очень маневренны и готовы защищать Сеченова.