Den første hovedpersonen er 2B, en kampandroide med en ytre personlighet som er kald, rolig, stoisk og pliktoppfyllende. Under det ytre derimot, har hun sterke følelser for sine venner, poden sin og andre. 2B følges av 9S, en scannerandroide som er nysgjerrig av natur og viser følelser åpent, som optimisme og lystighet. Til slutt kommer A2, en eldre androidemodell som nå er utdatert. Hun har en aggressiv personlighet og har lenge vært på rømmen siden resten av androidene som var med i skvadronen hun ble sendt ned til jorden med, ble skutt ned på vei ned. Etter det utviklet hun et intenst hat for både YoRHa og maskinene. 2B og 9S blir hjulpet av hver sin pod, 042 og 153. Disse er flyvende roboter som kan blant annet skyte på fiender. Hovedantagonistene i spillet er Adam og Eve, to tvillinger som kontrollerer maskinnetverket, og The Red Girls, et internt konstrukt i maskinnetverket. Andre viktige figurer er YoRHas øverstkommanderene, kommandør White; motstandslederen Anemone; Pascal, en maskin som misliker konflikt og ønsker fred; Devola og Popola, to androider som hjelper mostandsstyrkene og er av samme modell som et lignende par fra ; og Emil, som også var med i , men siden den gang har mistet minnene sine.