鉄腕アトム (アニメ第2作)
声 - 池水通洋
世界的なロボット工学の権威であると同時に、忍者の系譜を血筋に持つ科学者。プークをはじめ十字架島で稼働するロボットの生みの親。プーク完成のために公金に手を付けて収攬された。囚人番号18。囚人番号13こと四角四面と共に脱獄する。プークを変形ロボットとして完成するも、それが金三角の罠だったことに気が付き、反抗して重症を負う。プークに「戦え!」と言葉を遺して絶命する。
声 - 井上瑤
少年型の掘削ロボット。アッシュ博士の助手を務める。博士に酷使され人間に不信感を持っている。頭部から2本の触手を出して電流をスパークさせてウランを楽しませた。人面岩の呪いでアッシュ博士が溺死しかけるのを見物していたが、アトムがエネルギーが尽きかけているにもかかわらず博士を救出しているのを見て改心、アトムと博士を救出する。事件解決後、アトムに自分のエネルギーカセットを渡すようウランに伝えて森に去っていった。
声 - 八奈見乗児
エジプト陰謀団の首領である科学者。エジプト大帝国の構築を手始めにアフリカ大陸を征服する野望に取り憑かれる。製作したロボット・クレオパトラを本物のファラオと見せかけ、エジプト国民を操った。なお原作の「天馬博士のかつてのライバル」という設定は省かれ、また劇中には天馬博士は登場しなかった。
説明のない登場人物については登場キャラクターを参照。
声 - 高木早苗
堂本所長の一人娘。交通事故により母を失い、自らも全盲となるが、トルーの励ましで力強く生きている。トルーは幼馴染で全幅の信頼を置いている。
声 - 木原正二郎
ロビエットの長兄。日本ロボットグランプリのレーサーでロビオの好敵手。正々堂々を旨とする性格で、グランプリのトップを制するも、自分の所属する矢似家のおかしたレース妨害を恥じてレース無効を提案。その直後、負傷のため爆死した。
声 - 滝沢久美子
学級委員長。
声 - 北條美智留(少年型:第2話) → 森功至(青年型:第5話以降)
原作に一度だけ登場した同名の「悪の心であるオメガ因子を持つロボット」の設定を膨らませた、本作オリジナルのキャラクター。
ワルプル・ギス男爵(声 - 森山周一郎。モデルは原作のブルグ伯爵)が非合法で入手したアトムの設計図を元にして制作、オメガ因子を取り付けた悪のロボット。当初はアトムと同様の少年型であり、ギス男爵の命令で悪事を働かされていたが、ロボットを物扱いして虐待するギス男爵が、姉代わりだったリビアンを破壊した際に怒りを覚えて反抗。その後、自分自身を青年型のロボットに改造し、ロボットを虐待している人間への復讐としてさまざまなテロ活動を起こすようになり、アトムとは何度も対決することになる。地球上のあらゆる森羅万象に通じている、自らを「神と同じ」と自認しており、アトムに借りを返すため人間に治せなかった犬の治療薬を開発し、獣医に渡した(第26話)。
声 - 村越伊知郎
宇宙旅客船タイタン号を設計した宇宙科学者で、お茶の水博士の教え子。設計者としてタイタン号に乗船するもコンピューターの故障によりタイタン号は大破。最後の救命艇で西山たち旅客と月クレーターに脱出した。通信機器が故障して生存の危機となったが、アトムが氷を発見したことによりクレーターに空気が存在することを確信する。その後、通信機器を復旧させ、アトム、ヨシオ少年(声 - 松岡洋子)とともに地球に無事に帰還した(西山を除く他の遭難者4名は生死不明)。
科学省精密機械局で制作された未完成の宇宙開拓用ロボット。落雷で暴走する。
これがきっかけで天馬博士は“トビオ”の存在が日本政府に既知のものになったと判断すると、“トビオ”の安全の為にアメリカに逃げることを考えつく。結局“トビオ”と別れることになる寸前まで、彼は“トビオ”を自慢の息子と断言していた。
アメリカへの逃避行の際、船中で癇癪を起こし“トビオ”と離れてしまう(若干彼が理不尽気味ではあったが、実際の親子でもまあある程度の諍い)。その最中に“トビオ”がハム・エッグに騙され、身売り当然の契約書にサインさせられてしまう。その後、乗船が氷山との接近したことで“トビオ”が対応したことや、そこへアトラスの襲撃などがあり、甲板で身動きが取れなくなったところをハム・エッグが強引に連れ去ってしまう。その時、“トビオ”を探して通路を彷徨う彼の言葉に対し、“トビオ”も最後まで“父”に助けを求め続けた。
しかし、その後彼は消息不明扱いとされ、アトムが“トビオ”としての記憶を失ったこともあり、ついに再会は叶わなかった。第3話以降、彼が直接登場することはなくなる。“天馬博士”としての業がもっとも薄い彼がこの様なかたちで退場することになるという皮肉になっている。その後、何度か名前だけは登場し、お茶の水博士もその技術の高さを褒めるというフォローは入っている。
声 - 藤本譲
「二分の一システム」を考案したロボッティング選手権大会の専属トレーナー。当システムを内蔵したロボット猛獣サンドイッチを従えている。ウランに二分の一手術を施し、彼女を二体に分化する。興行主の会長(声 - 今西正男)と組んで、大会第3位のガーメランを用意して二分の一ウランと当たらせ、勝ち残ったガーメランを残りの二分の一ウランと組んで「復讐戦」と称して盛り立てて大儲けするイベントを企んだ。しかし、「二分の一システム」を導入すると個体とともにパワーもまた半減するデメリットを失念しており、大会は番狂わせとなってしまう。
原作および第1作では「雪杉」という姓だった。
声 - 玄田哲章
地球防衛軍迎撃航空隊隊長。土星近くの宇宙ステーションに勤務していた弟(声 - 小滝進)を亡くし、ステーション爆破をアトラスの仕業と思い込む。オメガ因子に作用するスーパーオメガトロン砲を独自に開発し、アトラスを狙う。アトラスを仕留めるも直後、インベーダーと遭遇。地球に降下したインベーダーの先遣部隊と戦い全て撃墜するも戦力の3分の2を失う。アトラスへの誤解を謝し、絶望的な状況の中最後の戦力で敵本体への攻撃をかけ、散華した。
声 - 飯塚昭三
灰戸博士の用心棒ロボットで、ロボットランドのロボットたちの監視役を務める。ドラゴン型ロボットに乗って空を飛ぶ。
声 - 山本嘉子
戸沢博士が制作した未完成ロボット。ウラニウム精製を行う施設のある十字架島の小学校に通う。密輸組織の大ボス金三角の協力で脱獄した戸沢博士によって変身型ロボットとして完成する。あらゆる動物型に変形可能となるが、その代償としてウラニウム強奪に一役買うこととなる。他方、戸沢博士は金三角の正体を知り重症を負う。プークはウラニウム貯蔵庫の前でアトムと対峙するが、お茶の水博士が戸沢博士の重症を知らせ、博士の最期を看取った。博士の遺言を胸にアトムと共に金三角一味を撃退するも、この時に変形能力を喪失した。完成品としての唯一のアイデンティティを失って自暴自棄になるが、ただのロボットになった自分でも受け入れてくれたアトムに心を開いた。