ティマ（漫画ではミッチイ）：井元由香
メトロポリスの影の支配者レッド公がロートン博士に命じて作らせた人造人間。レッド公の亡くなった愛娘の姿をしている。自分がロボットであることを知らない。はじめて目にした人間、ケンイチを信じ慕う。
ケンイチ：小林桂
ヒゲオヤジ・伴俊作の甥であり助手。優しく勇気のある少年。メトロポリスにやってきてティマと出会う。成り行きから行動を共にするうち、ティマに心を惹かれてゆく。
ロック：岡田浩暉
レッド公が支援しているマルドゥーク党の若きリーダー。養父レッド公を異常に敬愛している。レッド公の興味の対象であるティマを憎み、破壊しようと異様な執念を燃やす。
レッド公：石田太郎
メトロポリスの影の支配者。権力の象徴である超高層ビル、ジグラットを作る。亡くなった愛娘ティマそっくりの人造人間を作り、世界を支配させる能力を与えようとする。
ヒゲオヤジ：富田耕生
本名、伴俊作。日本の私立探偵。ロートン博士を追ってメトロポリスにやってきた。甥のケンイチを助手として使っている。意外とメカにもくわしいらしい。
ペロ：若本規夫
正式名称は803-D、R-P、D.M.497-3のC。ロボット刑事。呼びにくいと、昔買っていた犬の名前をヒゲオヤジにつけられる。革命をとめようとしてアトラスに破壊される
アトラス：井上倫宏
反ロボット派のリーダー。ZONE-1に革命グループの拠点を構えている。ロックに追われるケンイチたちを助ける。ランプにだまされ革命を起こすが失敗。
ロートン博士：滝口順平
生体実験、臓器の密輸、売買の罪で、国際指名手配中の科学者。メトロポリスのZONE-1に研究所を構えている。レッド公に命じられ資金援助を受けながら、人造人間ティマを開発する。作り上げたティマを連れ逃げようと企んでいるが、ロックに殺される。
ポンコッツ博士：青野武
レッド公に雇われている科学者。オモテニウム発生装置を開発。
ブーン大統領：池田勝
メトロポリスの大統領。実質的な支配者レッド公の存在を疎ましく思っている。ランプに命じて失脚を企むが国務長官スカンクの裏切りにあい失敗。
ノタアリン：八代駿
メトロポリスの警視総監。執務室で巨大な怪魚を飼っている。革命後更迭されてしまう。
スカンク：古川登志夫
メトロポリスの国務長官。ブーン大統領とランプ諜報省長官を射殺。
ランプ：千葉繁
メトロポリス諜報省の長官。アトラスをけしかけ革命を支持、レッド公失脚を企む。革命当日、レッド公に寝返ったスカンクに射殺される。
フィフィ：愛河里花子
アルバートII型ロボット。最下層のZONE-3で清掃作業をするロボット。ケンイチとティマを助け、ロックの銃弾から庇ったさいに破壊される。のちに修復されケンイチと再会する。
ハムエッグ：江原正士
リヨン：土師孝也
その他
麻生智久
天田真人
佐々木健
渋谷茂
志村知幸
杉田智和
鈴村健一
園部啓一
千葉進歩
肥後誠
友情出演
エンミィ：小山茉美
ティマの世話係。ロックに金を渡されティマを引き合わす。
うぐいす嬢：皆口裕子
婦人客：松本梨香
特別出演
隆大介
やなせたかし
永井豪
林ゆたか
本多俊之
岡田こずえ
DJ TARO
福ノ上達也
鮎貝健
鈴木裕介
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