ตัวละครเอก

• อลิซาเบธ "เบ๊ตตี้" บาร์เร็ตต์/อะตอมมิค เบ๊ตตี้ (Elizabeth "Betty" Barrett/Atomic Betty) ตัวละครเอกของเรื่อง เป็นเด็กผู้หญิงอายุ 12 ปี เรียนในโรงเรียนมูสจอว์ไฮท์ในประเทศแคนาดา เบ๊ตตี้มีลักษณะออกไปทางทอมบอย เธอเป็นคนเก่งและมีความถนัดในกีฬาหลายๆประเภทและยังเล่นเครื่องดนตรีคีย์บอร์ดและกีตาร์อีกด้วย ในอีกมุมหนึ่งเธอคือผู้พิทักษ์จักรวาล ในชื่ออะตอมมิค เบ๊ตตี้ ซึ่งสังกัดหน่วยพิทักษ์กาแล็คติค ซึ่งเป็นหน่วยป้องกันจักรวาลจากเหล่าร้าย เธอมักจะสวมกำไลที่เป็นสัญลักษณ์ของหน่วยพิทักษ์กาแล็คติค ซึ่งเป็นทั้งอาวุธและเครื่องมือสื่อสาร ซึ่งเมื่อเกิดเหตุร้ายมันจะส่งสัญญาณเตือนออกมา (ซึ่งเธอมักใช้อ้างคนอื่นๆเวลาเกิดเรื่องแบบนี้ว่ากำไลเสีย) นอกจากนั้นเธอยังแอบชอบดีแลนเพื่อนร่วมโรงเรียน ดาวบ้านเกิดของเบ๊ตตี้ (หรือก็คือดาวโลก) ถูกเก็บเป็นความลับสุดยอดที่ไม่มีใครล่วงรู้นอกจากกลุ่มคนที่เกี่ยวกับข้องกับอะตอมมิค เบ๊ตตี้เท่านั้น

• สปาร์กกี้ (Sparky) เป็นหนึ่งในลูกทีมของเบ๊ตตี้ เป็นมนุษย์ต่างดาวที่ออกจะอยู่ไม่สุข ชอบหยอกล้อกับเอกซ์-ไฟว์ และมักเป็นคนชอบกินแทบทุกอย่างที่เป็นอาหาร

• เอกซ์-ไฟว์ (X-5) หุ่นยนต์ธรรมดาสามัญประจำทีมของผู้พิทักษ์กาแล๊คติค มีความรู้มากมายที่สำคัญต่อภารกิจ มีหน้าที่หลักๆในการควบคุมยาน

• นายพลเดกิลล์ (Admiral DeGill) ปลาทองที่เป็นหัวหน้าหน่วยของผู้พิทักษ์กาแล๊คติค เขามักจะเป็นคนมอบหมายภารกิจให้เบ๊ตตี้

• โนอาห์ พาร์กเกอร์ (Noah Parker) เพื่อนสนิทของเบ๊ตตี้ เขาแอบชอบเบ๊ตตี้ มักเป็นคนที่เหยาะแหยะผิดกับเบ๊ตตี้

• เพเนโลพี แลง (Penelope Lang) เป็นคู่กัดของเบ๊ตตี้ มักจะท้าดวลเบ๊ตตี้ในแทบทุกเรื่อง เธอเป็นเด็กรวยจึงมักถูกตามใจเสมอๆ ชอบกัดเบ๊ตตี้เรื่องที่ด้อยกว่าตนเอง มักมีเพื่อนสองคนชื่อ ซาร่าห์ (Sarah) กับ เมแกน (Megan) ตามประกบเสมอๆ
• พาโลม่า (Paloma) เด็กผู้หญิงเชื้อสายละติน ที่เริ่มปรากฏตัวขึ้นมาในฤดูกาลที่สอง เป็นนักเรียนแลกเปลี่ยนที่โรงเรียนของเบ๊ตตี้ เธอสนิทสนมกับเบ๊ตตี้และโนอาห์ เธอมีอุปนิสัยคล้ายคลึงกับเบ๊ตตี้ แต่ในความเป็นจริงเธอเป็นมนุษย์ต่างดาวจากดาวเคราะห์ชาร์บีน่า ซึ่งเธอมีความสามารถในการเปลี่ยนรูปร่างตนเองให้เป็นสิ่งมีชีวิตอะไรก็ได้

• แม็กซิมัส ไอ.คิว. (Maximus I.Q.) เป็นเหล่าร้ายผู้ยิ่งใหญ่ในจักรวาล มักจะมีแผนการณ์ร้ายๆต่างเพื่อหวังสร้างความปั่นป่วนให้จักรวาล เป้าหมายหลักๆของเขาคือการจัดการอะตอมมิค เบ๊ตตี้ และสืบให้ได้ว่าบ้านของเธออยู่ที่ไหน หน้าตาคล้ายๆแมว

• มินิมัส พี.ยู. (Minimus P.U.) เป็นลูกน้องของแม๊กซิมัส เป็นลิงที่มีหน้าสองด้าน ด้านหนึ่งเหยาะแหยะ ด้านหนึ่งเกรี้ยวกราด มักจะทำตามคำสั่งแม๊กซิมัสเสมอๆ

ตัวละครรอง

ตัวละครบนโลก

• พ่อของเบ๊ตตี้ (คุณบาร์เร็ตต์) อาชีพเซลล์แมน เป็นคนนิสัยดี
• แม่ของเบ๊ตตี้ (คุณนายบาร์เร็ตต์) แต่งตัวเหมือนกับพวกช่างแต่งผม มักชอบเอาใจเพอร์ชี่
• บีทริซโซ่ ย่าของเบ๊ตตี้ เป็นอดีตผู้พิทักษ์กาแล็คติคที่เกษียณแล้ว มักมาช่วยเบ๊ตตี้เมื่อเธอตกอยู่ในเหตุคับขัน
• จิมมี่ ปู่ของเบ๊ตตี้ปรากฏตัวในตอน The No-L9

• เซอร์ เพอร์เซฟัส (Sir Purrsefus) หรือ เพอร์ซี่ (Pursy) แมวพันธุ์วิเชียรมาศที่เลี้ยงในบ้านเบ๊ตตี้ เป็นแมวที่ถูกแม่เอาใจมากเกินไป ชอบแกล้งเบ๊ตตี้และก่อเรื่องยุ่ง
• ไคล์ (Kyle) ลูกพี่ลูกน้องของเบ๊ตตี้ มักชอบสร้างปัญหาให้เบ๊ตตี้เสมอๆ
• ดีแลน (Dylan) หนุ่มฮอตประจำโรงเรียน เป็นคนเก่งและมักเป็นที่หลงใหลของสาวๆในโรงเรียน ดีแลนสนใจนตัวเบ๊ตตี้เล็กน้อย เพราะความสามารถของเธอ
• ดันแคน เพน (Duncan Paine) เป็นเด็กเกเรประจำโรงเรียน แอบชอบเพเนโลพี
• คุณปีเตอร์สัน (Mr.Peterson) ครูใหญ่ประจำโรงเรียน มูส จอว์ ไฮท์

ตัวละครนอกโลก

• อะตอมมิค โรเจอร์ (Atomic Roger) ตัวละครประเภทอีโก้จัด สังกัดหน่วยผู้พิทักษ์กาแล๊คติค ชอบอวดผมสีทองซึ่งเป็นวิก เขามีน้องชายฝาแฝดชื่อดอดจเจอร์ (Dodger) ซึ่งมีผมสีทองจริงๆ ทั้งสองแอบชอบเบ๊ตตี้ ไม่แน่ใจว่าเขาเป็นชาวดาวโลกหรือไม่

• สปินด์ลี่ แทม คานูชู (Spindly Tam Kanushu) เป็นอาจารย์สอนศิลปะป้องกันตัวให้เบ๊ตตี้
• ซูเลีย (Zulia) แม่ของสปาร์กกี้ เป็นแม่ที่ใจดีและรักลูกๆ
• บี-วัน (B-1) ลุงของเอกซ์-ไฟว์ อดีตเคยเป็นหุ่ยนต์ทางการทหาร แต่ปัจจุบันตกรุ่นไปแล้ว เขามักถูกเปรียบเทียบว่าแก่
• ผู้การแม็คสลิม (Commander McSlim) หัวหน้าหน่วยผู้พิทักษ์กาแล็คติค เป็นหัวหน้าหน่วยฝึกซ้อม

เหล่าร้าย

• ไอซีเคลีย (Iciclia) เป็นวายร้ายหญิงผู้ใช้พลังน้ำแข็ง มักเสาะแสวงหาความเยาว์วัยโดยใช้ผล มอนเตโกเบอร์รี่
• อินแฟนเตอร์ (Infantor) เป็นวายร้ายที่มีลักษณะเหมือนเด็ก มักมีหุ่นพี่เลี้ยงคอยช่วยเหลือ ชอบจับผู้อื่นมาเล่นเป็นเกม
• นิวเคลีย (Nuclea) วายร้ายหญิงผู้ที่สามารถดูดกลืนพลังงานมาขยายร่างกายตนเองได้
• คาเมเลี่ยน (Chameleon) เป็นวายร้ายที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างตนเองเป็นอะไรก็ได้
• ดร.ซีรีบรัล (Dr.Cerebral) เป็นศาสตราจารย์สติเฟื่อง เป็นคนฉลาดและมักเกี่ยวข้องกับเครื่องจักรทั้งหลาย
• พอนตีฟิดอร่า (Pontifidora the Conquistadora) อดีตคู่หมั้นของนายพลเดกิลล์ ก่อนที่จะถูกจับได้ว่าเป็นอาชญากรและถูกเนรเทศไปดาวเคราะห์เวก้า