IS 〈インフィニット・ストラトス〉
「STRAIGHT JET」 オープニングテーマ。作詞・歌は栗林みな実、作曲・編曲は菊田大介。 「SUPER∞STREAM」 エンディングテーマ。作詞はこだまさおり、作曲・編曲は山口朗彦。歌は篠ノ之箒(日笠陽子)、セシリア・オルコット(ゆかな)、凰鈴音(下田麻美)、シャルロット・デュノア(花澤香菜)、ラウラ・ボーデヴィッヒ(井上麻里奈)。 第1話は箒のみ、第2話からはセシリア、第4話からは鈴、第6話からはシャルロットが順に追加されメインボーカルとして歌唱。第8話からはラウラが歌い手として追加され、オリジナル(CD)バージョンが用いられた。映像は歌い手に合わせて各話ごとに細部が異なる。 「ベストパートナー」 OVAのエンディングテーマ。作詞はこだまさおり、作曲・編曲は山田高弘、歌は篠ノ之箒(日笠陽子)。
シャルロットと同時期にIS学園に転入してきた。もともとは冷徹な性格の持ち主で、表情の変化にも乏しく、その威圧感から部隊内でも孤立していた。転入当初は一夏に対して、千冬がモンド・グロッソ2連覇を逃した遠因を作ったことから、「教官に汚点を残させた張本人」として毛嫌いしていた。また、他の学生たちのことも見下しており、後のツーマンセルのトーナメントでも、パートナーである箒のことを足手まといと決めつけ、連携を全くとろうとしなかった。しかし、その際に起きた自身のISの暴走を一夏に救われ、その際の「お前を守ってやる」という一言がきっかけで彼に惚れてしまい、一夏のファーストキスを奪う。
一夏に惚れてからは彼を自分の嫁にせんとアプローチしている。本来は婿であるが、クラリッサに恋愛相談を持ちかけた際に「日本では気に入った相手を『自分の嫁にする』という風習がある」という、間違った知識を教わったため、この表現を用いている。
ルームメイトとなったシャルロットを始めとする他の生徒との交流を通じて次第に性格も柔和になり、年頃の少女らしい反応を見せるようにもなってきている。
声 - 花澤香菜、シャノン・エメリック(英語版)
本作のヒロインの1人。1年1組および料理部所属。フランス代表候補生。中性的な顔立ちで後ろ髪を結んだ金髪紫眼の美少女。一人称は「僕」。常にボーイッシュな印象を与え、スレンダーながら胸も大きい。ヒロイン勢では珍しく、穏和で控えめな優等生タイプ。誰に対しても人当りがよく、気配り上手で他の専用機持ちのフォローに回ることも多い。その反面、抜け駆けのような形で一夏に迫ることも多く、その点は他のヒロインたちから警戒されている。同時にかなり嫉妬深く、一夏曰く「怒らせると一番怖い」。
初登場時は男装し、世界で2人目となる男性操縦者という触れ込みだった。「シャルル・デュノア」という偽名を用い、IS学園に転入してきた。デュノア社の社長であるアルベール・デュノアの実子だが、愛人との間に生まれた隠し子。2年前、母親(声 - 嶋村侑)が死亡した後はデュノア家に引き取られたが、居場所がなく肩身の狭い思いを強いられていた。その後、偶然IS適性が高いことが判明したことから、自分の意志と関係なくIS開発のための道具として扱われてきた。IS学園へ転入したのも、デュノア社がIS開発の遅れによる経営危機に陥ったため、数少ない男性の操縦者として世間の注目を集めることで会社をアピールするとともに、一夏に接近して彼とそのISである「白式」のデータを盗め、という社長命令によるものであった。
声 - 花守ゆみり
ロシアの予備代表候補生。一人称は「クー」。クマのぬいぐるみ「ぷーちゃん」を引きずって歩く変わり者の少女。空想上の友人(イマジナリー・フレンド)である「ルーちゃん」が存在し、その相手と話すことで自分の意思を決定する。人には見えない誰かが見えるらしく、それらをゴーストフレンドと呼んでいる。
両親との死別後に、IS操縦者の育成を兼ねた孤児院で育てられた。IS適性は「S」。将来を期待され異例ながら専用機「スヴェントヴィト」が与えられたが、元来の臆病な性格から起動すらも拒否し「落ちこぼれの専用機持ち」と揶揄される。IS学園に編入する以前にイマージュ・オリジスの襲来に遭うも森のなかで「スヴェントヴィト」を起動し撃退する。このときに「ルーちゃん」と出会う。イマージュ・オリジスをひとりで迎撃したことは評価されたが、その後の訓練や実験が耐え難いものになることを危惧した楯無のもとで訓練を積む。このときに向上したデータをもとにIS学園に特例入学を果たす。

専用ISは「スヴェントヴィト」。
バックパックに存在する巨大な翼型のスラスター。これとPICにより飛行を行う。機種によって形状は大きく異なっており、翼型から離れたものも存在する。
声 - 三澤紗千香
オランダ代表候補生。愛称は「ロラン」。同性愛嗜好の持ち主で、ある少女からの告白で交際を始めたことをきっかけに、やがて恋人の数が99人にまで増えていった。
箒にひと目惚れし、100人目の恋人とすることを決める。そのため、いつも箒のそばにいる一夏にライバル心を抱く。それでも、今まで女性扱いされたことがあまりなく一夏に女性扱いされるのは、悪い気がしてはいない模様であった。その後、「白の蕾に拐かされて(ブルーミング・ガール)」の芸術祭にて絵画のモデルとして登場した箒を見て興奮のあまりISに組み込まれていた感情と連動するシステムを暴走させてしまうが、そこを一夏によって止められる。それから一か月後、一夏を呼び出し、二人っきりになったところで、自身を止めた彼を初の男子の恋人にすると宣言し、二人だけの秘密だと口止めもする。
父親は才能あふれるものの、かなり偏屈な芸術家。幼少時は家庭内に不和が続いていたが、中学に進学後は解消され、やがてその興味はISに移っていった。
毎年バレンタインになると恋人たちからもらったチョコレートでスイーツを作っており、本職のパティシエなみに腕を上げている。
専用ISは「オーランディ・ブルーム」。
女性にしか反応しない世界最強の兵器「インフィニット・ストラトス」(Infinite Stratos)、通称「IS」(アイエス)の出現後、男女の社会的な立場が完全に一変、女尊男卑が当たり前になってしまった時代。
主人公の織斑一夏は、自身が受ける高校の入学試験会場を間違えて、IS操縦者育成学校「IS学園」の試験会場に入室。そこにあったISを男性でありながら起動させてしまったため、強制的にIS学園に入学させられてしまう。
「世界で唯一ISを使える男」である一夏は、彼以外が全員女子のIS学園生徒たちにとっては興味の的。さまざまな出会いや再会を通し、一夏の前途多難な日常と、ISを巡る戦いの日々が始まる。
デュノア社の社長にして、シャルロットの実父。顎髭を生やした厳格な風貌が特徴。
かつてデュノア・グループにシャルロットを排除する為に暗殺を企てた一派から娘を護る為にIS操縦者に仕立て上げ、デュノア家の圧力が届かないIS学園に男装という形で送り込んでいる。
妻ロゼンダが子供を産めない身体である事を理解しつつ、ロゼンダとシャルロットの母となる女性の2人を愛する。ロゼンダ曰く「そうする事でしか、私への愛情を示せない貴方だから」とされている。
11巻でシャルロットの身を護る為に敢えて突き放す形でIS学園に送り込んだ事が判明したが、その際一夏とは殴り合いの喧嘩となった。
国家代表や代表候補生に与えられる最新鋭の試作機である専用機(現時点では第3世代)とは違い、第2世代機として実戦配備されている機体。
IS学園でも専用機を持たない一般生徒の訓練用として貸し出されている。不特定多数のパイロットが使用するため、「初期化・最適化」の機能はオフになっている。
声 - 平野文
亡国機業の実働部隊「モノクローム・アバター」を率いる幹部。26歳。長身で豊かで美しい金髪とバストを併せ持った、セレブ然とした抜群の美貌を誇る。エムやオータムにIS強奪を指示し、ことある毎にIS学園へ潜入や襲撃をさせている。炎の家系ミューゼルに属する。レイン・ミューゼルの叔母。
自身もIS操縦者であり、部分展開の状態で楯無の追撃を振り切ったり、エムよりも速く動いて彼女を制裁しようとするなどの底知れない実力を持つ。
新造ISを提供してもらおうと、束を地下レストランでの晩餐会に招待し、スープに睡眠薬を入れたり、クロエを人質にするという強引な手段を用いて承諾させようと目論むが、全て阻止された。
元は米軍に所属していたらしいが、10年以上前に死亡したことになっている。実は身体の一部を機械に置き換えており、死亡を認定された当時よりも容姿が大きく変化している。そのため、外見に反して相当に高齢である模様。
使用ISは「ゴールデン・ドーン」。
※ 「声」はアニメ版での声優を表し、特筆することがない限りオリジナル(日本語版)、英語版の順に記述している。
シュヴァルツェ・ハーゼ隊員4人。ラウラとクラリッサの部下に当たり、ISの代わりに専用機仕様のEOSを操縦する事から「EOS四天王」と称している。アニメ1期にてデザインが発表されているが、当時は名前が発表されておらず原作11巻で名前が発表されるものの、4人の容姿と名前は統合されていない。
隊員は髪の先端が外側に少しはねた赤いミディアムヘアーで明るく活発な印象を与える少女、茶髪のロングヘアーの大人しそうな印象を与える少女、ダークブロンド寄りの金髪のミディアムヘアーかつ4人の中で最もグラマテラスな体型をした垂れ目の少女、紫色の毛髪で二つ結びのおさげを前に出したクールな印象の少女の計4人となっている。
4人の使用機体は兎のペイントが施されたEOS。