Sheldon Cooper interpretato da Jim Parsons, doppiato da Leonardo Graziano.
Giovane fisico teorico, dall'altissimo QI (187), consegue il dottorato di ricerca a sedici anni; è il coinquilino di Leonard. Si esprime utilizzando costantemente termini tecnici, anche per spiegare argomenti molto semplici. Nonostante la sua intelligenza, non è in grado di comprendere alcun tipo di battuta, barzelletta o commento sarcastico. Estremamente geloso dei suoi spazi e delle sue abitudini, diventa irritante e vendicativo se questi vengono violati: una gag ricorrente del telefilm è quella in cui Sheldon si infuria con la persona che ha occupato il cuscino sinistro del suo divano (e che Sheldon ha ritenuto essere il posto migliore, valutando aspetti come temperatura, ricambio d'aria e angolazione rispetto a ospiti e televisione). Allo stesso modo, non tollera l'idea che la sua routine, estremamente pianificata, possa subire delle variazioni non previste. Non essendo capace di mentire, ogni volta che tenta di farlo cade in preda a numerosi ed evidenti tic. Un'altra sua curiosa abitudine è il modo di bussare: dopo aver dato tre veloci rintocchi alla porta, pronuncia il nome della persona che sta dall'altra parte, il tutto ripetuto per tre volte in rapida successione. Nel corso della serie è possibile vedere anche altri personaggi che, quando bussano alla porta di Sheldon, utilizzano questo metodo. Ripete la parola "bazinga" dopo aver a suo dire scherzato o preso in giro una persona.
Leonard Hofstadter, interpretato da Johnny Galecki, doppiato da Gabriele Lopez.
Giovane fisico sperimentale che condivide l'appartamento con Sheldon. Appassionato di fumetti americani e film di fantascienza, fin dal primo episodio cercherà di avere una storia d'amore con Penny. È timido e non ha successo con le donne. A differenza dei suoi amici, è l'unico personaggio che, in più occasioni, prova imbarazzo per la sua condizione di nerd. Ha un QI di 173.
Rajesh Koothrappali ,interpretato da Kunal Nayyar, doppiato da Alessio Buccolini.Lavora nel campo dell'astrofisica ed è originario di Nuova Delhi. La sua particolare caratteristica è che in presenza delle donne ammutolisce, soffrendo infatti di una rara forma di mutismo selettivo. Dopo qualche puntata scopre casualmente di ritrovare spigliatezza nel parlare anche con solo un po' d'alcool. Si tiene in contatto tramite webcam con i genitori, i quali decidono ancora cosa lui può e non può fare. Come Howard, Raj non segue i dettami della sua religione (l'induismo), mangiando tranquillamente carne bovina.
Howard Wolowitz , Interpretato da Simon Helberg, doppiato da Federico Di Pofi.Lavora nel campo dell'ingegneria aerospaziale e i congegni che vengono mandati nello spazio sono il suo vanto di fronte agli amici (che lo deridono per non aver conseguito un dottorato di ricerca, ma una "semplice" laurea magistrale). È ebreo, ma non rispetta i dettami della sua religione. Vive con sua madre. Crede di poter avere successo con le donne, convinzione smentita ad ogni rifiuto. È poliglotta (conosce 5 lingue, 6 contando anche il klingon) e spesso (soprattutto nelle prime due serie) esordisce con frasi in lingua straniera.
Penny , interpretata da Kaley Cuoco, doppiata da Eleonora Reti.Attraente ragazza bionda che vive nell'appartamento di fronte a quello di Leonard e Sheldon, che lavora come cameriera per mantenersi. Vorrebbe diventare un'attrice cinematografica. È l'unica che ogni tanto riesce a prendere alla sprovvista Sheldon, proponendogli domande banali di carattere sociale. Non si conosce il suo cognome.
Amy Farrah Fowler , appare nella 3 stagione, interpretata da Mayim Bialik e doppiata da Emilia Costa. Neuroscienziata e amica di Sheldon. È stata trovata da Howard e Raj, su idea del primo, su un sito di incontri on-line creando un profilo di Sheldon a sua insaputa. Una volta che i due si incontrano nell'ultimo episodio della terza stagione, tra i due nasce un rapporto speciale fondato sulle somiglianze di carattere (Amy ha le stesse caratteristiche comportamentali di Sheldon). Nonostante una breve rottura a causa di una discordanza di idee sulla superiorità tra neuroscienziati e fisici teorici, la relazione intellettuale tra i due continua. Sheldon la chiama con il suo nome completo.
Amy Farrah Fowler , appare nella 3 stagione, interpretata da Mayim Bialik e doppiata da Emilia Costa. Neuroscienziata e amica di Sheldon. È stata trovata da Howard e Raj, su idea del primo, su un sito di incontri on-line creando un profilo di Sheldon a sua insaputa. Una volta che i due si incontrano nell'ultimo episodio della terza stagione, tra i due nasce un rapporto speciale fondato sulle somiglianze di carattere (Amy ha le stesse caratteristiche comportamentali di Sheldon). Nonostante una breve rottura a causa di una discordanza di idee sulla superiorità tra neuroscienziati e fisici teorici, la relazione intellettuale tra i due continua. Sheldon la chiama con il suo nome completo.
