本作主人公。父母长期不在家（在印度修隧道），和妹妹忧姬两人相依为命。平时的生活起居都是青梅竹马小夜美照顾。 自从在学校楼顶发现意图“自杀”的千夜之后，便被卷入了一连串的事件。 二次元宅男一枚，穿上女装的样子很可爱，还是个抖M。 对五年前所发生的事件无法回忆起来，似乎是被某种力量封印住了。

时雨同年级的青梅竹马，代替时雨和忧姬不在家的双亲，照顾着他们的饮食起居。 拥有不可思议的怪力，能够随意举起自助售卖机砸人。不小心扔出去的菜刀都是超音速致命武器（时雨因此深受其害）。 5年前，父母被妹妹捅死，小夜美为了保护时雨，最后失手将妹妹打死。至今小夜美房间的地板下躺着三具尸体。 非常看重时雨和忧姬，橙色头发是染过的（本色为蓝色）。 喜欢熊猫，甚至连输入法都是能按出熊猫叫声的输入法。极其害怕昆虫。

原名由羽姬，在五年前，由羽姬敏锐地发觉到时雨是人造人的现实，拿起菜刀试图杀害时雨，结果被小夜美所反杀。 在一夜的安排下，一夜制造出来人造人代替由羽姬，并改名为忧姬，一直扮演着时雨的妹妹直到现在。 据说是过去所遭受的“飞机事故”导致双手双脚都不太灵光。实际上是因为一夜人造人制造技术不够成熟（或故意不成熟）所导致的。 超级学霸，不喜欢喝牛奶，喜欢一边喝着可可一边看晦涩难懂的哲学书籍，甚至在高中就提前学大学才教的知识。

比时雨大一个年级的学姐，该校的学生会长。NOeSIS的故事就开始于时雨与她在屋顶上的相遇。 真实身份是一夜的妹妹，双重人格的拥有者。 似乎拥有着能够窥探他人记忆的能力，甚至还能看透他人的寿命；此外，还能对人的身体意象进行破坏（例如能让人在陆地溺死）。 力气很大，能同时举起两个女生，此外还患有厌食症，会暴饮暴食然后全部吐掉。喜欢甜品，能够一口气吃掉好几只甜筒，也喜欢去甜品店。 本身就拥有一个一夜的人格，后来在千夜自杀事件之后，这个人格与一夜的幽灵合为一体，并开始占据千夜的存在，甚至使得千夜认为自己才是附庸。

表面上是千夜的另外一个人格，其真实身份为千夜的姐姐。 本名“榧夜”而并非“一夜”。五年前与离家出走的时雨在飞机场结识。 18岁就成为了生化学家，是名天才研究员。 NOeSIS01，02的事件的罪魁祸首（但并不是最终黑幕）。 喜欢时雨，为了时雨她献出了自己的一切，包括生命。 抖M，喜欢和可爱的女生贴贴，甚至处于幽灵形态时还会偷看千夜的胖次。 十分热衷给时雨女装，梦想是成为新娘。

时雨的同年级同学，女篮部部长。 性格上我行我素，非常喜欢猫，热衷于收集各种猫猫图片。 据说本人运动神经比小夜美还恐怖，主要表现为动作敏捷到超乎常人。 为了给自己惨死的猫咪讨回公道，遥失手杀死了女篮部的一个部员，之后被忧姬胁迫，开始使用红皮书进行杀人（遥的猫其实是忧姬杀的）。

原本是Cutlass打算用在《雨月之鱼》里面的角色。高二时坐在时雨背后的座位上，是个特大病娇。 为了阻止一夜这类有着疯狂杀戮企图的人而四处活动（即便牺牲他人也在所不惜），是一夜和空子的天敌。 可以借由头上安装的点心型装置（Kermes）对他人的记忆进行修改，还能进行有条件的时间操纵，完全是个BUG角色。 那由多诞生在一夜不完全的技术之下，所以寿命只有1年左右，因此她们量产了自己的克隆体，个体之间能够进行记忆同步。此外每个个体头上的点心都是不同的。

十六岁，高二学生。 原本只在NOeSIS系列漫画中出现，之后在重制版中正式登场。 是小夜美和遥的朋友，女篮部中的超活泼少女。 然而其天真烂漫的性格全是虚假的，是她的肉体被自己的影子侵占后的结果。 对他人的杀意反应灵敏，拥有操纵影子进行捕食的能力。

外表27岁，银行业务员，同时也是一夜的秘书。 平安时代因得罪神明得到了孤独的永生，之后又为了帮助时雨的前世，好心办坏事，不小心用自己的能力导致全村人的覆灭，导致上千年来一直被世人视为邪神，并被关进暗牢里。之后，又成为了二战中日本“塔”的神明。 因为永生而导致的记忆磨损，让空子忘记了过去的身份和记忆，甚至让空子以为自己就是来自西方的神明。直到03中时雨使用“NOeSIS”能力回溯空子的过去，空子才得以找回原来的记忆。 真实年龄为1227岁，总想结婚，时常觉得自己再不嫁就嫁不出去了。

20岁，时雨的前世，椿妃的兄长。陆军245飞行战队所属，阶级少尉。 并非是鹿仓家的亲生儿子，而是超人计划少有的成功实验品，以启动塔的第一把钥匙的身份，寄送于鹿仓家继续培养。 作为海军世家鹿仓家的末子五男，不顾父亲的强烈反对进入了陆军飞行队。 早年遇见小时候的椿妃，后来眼见椿妃的冥婚并阻止后，成为了椿妃的哥哥。 在二战末期，瑞光从德国归来，驾驶最新锐战斗机“飞燕”，进行帝都防空任务。

18岁，千夜的前世，瑞光的妹妹。总力战研究所所属，作为研究员，出于某目的而持续搜集着死者的记录。跟那由多同属天鸟家系。 “通过优生学制作出超人”的超人计划的第一号，是超人计划中为数不多成功的实验品。因此成为了作为塔的第二把钥匙——通过椿妃降下大量亡魂的超能力，从为塔提供启动的燃料。 会使用传统的纺织机进行纺织，学习能力强，阅读文字一目十行，即使是现代设备也能很快上手，并且能快速了解当今时代的情况。 曾被时雨叫做“妈妈”。还被时雨看过课体以及掀过裙子。 讨厌青蛙，因某件事件椿妃对青蛙有着极深的阴影。

19岁，小夜美的前世，鹿仓家女仆。体弱多病。是瑞光的青梅竹马和精神港湾。 超人计划的失败实验品，因此患有肺结核，被分配到监听情报的工作，平日负责监听收集友方和敌人的情报。 真实身份是美国间谍，为了复仇潜入鹿仓家，利用手上的职权给美国发送情报，与庵合作，成功让除瑞光以外的鹿仓家全员覆没。 与镜花是姐妹关系，与庵是亲戚关系。

忧姬的前世，阶级为中尉，比瑞光高一个阶级（瑞光得知后吐槽“一个小不点怎么比拼死拼活的自己还高一个阶级”）。 喜欢和猫猫一起玩耍、偷鱼和在箱子里睡觉。 有一次偷鱼被瑞光抓到，最后成为了瑞光的妹妹，与猫猫们居住瑞光的住宅里。 双手的手铐用于封印力量，解开封印后能够通过镜之世界干涉与扭曲现实。 挂在脖子上的十字架项链能操控瑞光的战机，并借助自身干涉世界的能力，多次保护瑞光免受伤害。 在超人计划是仅次于椿妃的成功实验体，但本人却极力避免与军队发生联系。 擅长改装战斗机（但容易翻车），且精通会计，也负责军队战备物资的分配工作。

和乡古苍星是青梅竹马，致使乡古苍星当军人的人物。 腹黑女，为人处世八面玲珑，能够迅速切换性格，对不同的人采取不同的态度。 茶馆被空袭烧毁后住在鹿仓少尉家，作为鹿仓家的女仆工作。 身体和百合鸟一样患有肺结核。喜欢假装突然晕倒和乡古苍星开玩笑。 早年，庵和他的父亲一起作为苏联间谍潜伏在日本，后来被日本军方发现，其父被军方派来的人所谋杀。 之后，庵和军方的人达成协议，自己被送进总力战研究所，成为了超人计划的实验品。最后和百合鸟一样，庵也成为了失败实验品，被分配到了日本陆军谍报部做间谍。 在担任日本陆军间谍的期间，庵也一直坚持着苏联间谍的工作，暗中寻找着阻止塔启动的方法。 本人身体虚弱却功夫了得。是除了瑞光以外的鹿仓家全员覆没的罪魁祸首。

21岁，陆军245战队队长，阶级大尉。 由幼年椿妃手里的小锡人化身而来，因此对瑞光怀有特殊的感情。 性格沉着冷静，心系部下。兴趣是数学，对完全数异常执着。 主张休无止境的战斗，即使日本本土覆灭也要坚持于敌人战斗到最后一刻。 与鹿仓少尉的父亲颇有来往。曾作为技术武官进行与盟友德国的联络飞行。驻在时期的人脉不止德国，甚至扩及到了美国。 有一天，在国外的他私下与美国达成了协议，一场阴谋正在酝酿....

21岁，陆军福生航空审查部所属，阶级大尉。 豪迈不羁。只想保卫国家，内心极其反感休无止境的战争，却又无能为力阻止。 和乡古昂是亲兄弟关系，但因为阻止乡古昂参军，导致两兄弟之间关系极差。 因传闻有人要发动军官政变，在军队受到怀疑的他被上层调离职位。最后担任“鹿仓父亲通过德国潜水舰联络获得的最新锐战斗机”秋水的测试飞行员。 在小时候保护即将被日本特务暗杀的庵，最后和庵成为了青梅竹马。 喜欢庵，与瑞光，九手，是始于大刀洗飞行学校的交情。

17岁，陆军245战队所属，阶级伍长，德国人。 操纵潜水舰运输来的重武装FW-190D战斗机。 乘坐战斗机后（哪怕只是单纯坐着）就会变得战斗狂且喜欢喷垃圾话，下了战斗机之后却是一个害羞内向的青涩少年。 过去被驻在德国中的九手救过一命，之后决心为九手而战。