นักแสดงต่อไปนี้เป็นนักแสดงหลักตลอดเรื่อง

• เลนเนิร์ด ฮอฟสแตดเตอร์ (รับบทโดย จอห์นนี กาเล็กกี)[24] เป็นนักฟิสิกส์ทดลองมีระดับเชาวน์ปัญญาที่ 173 ได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิตเมื่อเขาอายุ 24 ปี มารดาของเขา เบเวอร์ลี (คริสตีน บาแรนสกี) เป็นนักประสาทวิทยาและนักจิตวิทยาที่ไม่ได้เลี้ยงดูเลนเนิร์ดมากนัก เช่นเดียวกับตัวละครชายคนอื่น ๆ เลนเนิร์ดเป็นเนิร์ดที่รักวิดีโอเกม หนังสือการ์ตูน และเกมกระดาน ดันเจียนส์แอนด์แดรกอนส์ เลนเนิร์ดมีภาวะไม่ทนต่อแล็กโทสด้วย เนื่องจากเป็นคนตรง ๆ เขาร่วมอาศัยในห้องชุดห้องเดียวกับเชลดอนในพาซาดีนา เลนเนิร์ดตกหลุมรักเพนนี เพื่อนบ้านของเขา ตั้งแต่แรกพบ พวกเขาคบกันในช่วงสั้น ๆ ตั้งแต่ปลายซีซัน 1 ถึงต้นซีซัน 2 หลังจากนั้นพักชั่วคราว และมีความสัมพันธ์แบบโรแมนติกในซีซัน 3 อย่างไรก็ตาม พวกเขาเลิกกันในช่วงท้ายซีซัน 3 เมื่อเลนเนิร์ดบอกรักเพนนี และเพนนียังไม่พร้อม เลนเนิร์ดยังเคยคบกับเลสลี วิงเคิล (ซารา กิลเบิร์ต) และสเตฟานี บาร์เนตต์ (ซารา รู) ในซีซัน 2 และในซีซัน 4 เขามีความสัมพันธ์จริงจังกับพรียา (อาร์ตี แมน) ทนายความและน้องสาวของราเจช แต่สุดท้ายแล้วเธอกลับประเทศอินเดียและเลิกกับเขาในซีซัน 5 เลนเนิร์ดและเพนนีกลับมาเริ่มความสัมพันธ์โรแมนติกอีกครั้งในซีซัน 5 และแต่งงานกันในซีซัน 9
• เชลดอน คูเปอร์ (รับบทโดยจิม พาร์สันส์)[25] มีพื้นเพจากเมืองแกลเวสตัน รัฐเท็กซัส เชลดอนเคยเป็นเด็กอัจฉริยะที่มีความจำเป็นเลิศ เริ่มเข้าเรียนระดับวิทยาลัยเมื่ออายุ 11 ขวบ (หลังจากจบชั้นประถมศึกษาปีที่ห้า) เริ่มเรียนระดับมหาวิทยาลัยเมื่ออายุ 14 ปี และได้รับปริญญาระดับดุษฎีบัณฑิตเมื่ออายุ 16 ปี เชลดอนเป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎี กำลังวิจัยเรื่องกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสตริง มีปริญญาดุษฎีสองใบ คือ ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต และวิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต อย่างไรก็ตาม แม้ว่าเขามีระดับเชาวน์ปัญญาที่ 187 เขากลับพบว่ามุมมองกิจวัตรประจำวันหลายอย่างในสังคมและการใช้ชีวิตนั้นเข้าถึงและเข้าใจยาก บิดาของเขาเสียชีวิตเมื่อเขาอายุ 14 ปี และมารดาชื่อ แมรี (ลอรี เมตคาล์ฟ) เป็นคริสต์ศาสนิกชนที่เคร่งครัด เขามีพี่สาวฝาแฝดชื่อ มิสซี (คอร์ตนีย์ เฮงเกลเลอร์) เชลดอนเป็นคนเข้าใจความรู้สึกของคนอื่นได้ยากและแทบไม่เข้าใจความแตกต่างเล็ก ๆ น้อย ๆ มักสงสัยคนอื่นว่าความคิดเห็นนั้นเป็นการประชดประชันหรือไม่ ผลลัพธ์คือ เขาจึงเป็นคนไม่มีกาลเทศะ และประพฤติตัวไม่เหมาะสมอยู่บ่อย ๆ เขาเป็นคนมุ่งมั่นมีวิธีการของตนเอง โอ้อวดถึงความฉลาดเหนือคนอื่นของตน และดูถูกความสำเร็จองเพื่อน ๆ ซึ่งเล็กน้อยกว่าเขา ทำให้เขาดูเห็นแก่ตัวและเหมือนเด็ก เชลดอนมีวิถีการใช้ชีวิตที่เป็นแบบแผน (เช่น มักนั่งบนที่นั่งประจำของตนเองบนโซฟา หรือเคาะประตูสามครั้งแล้วจึงเรียกชื่อคนที่เขาต้องการพบ) และมีแรงผลักดันในการทำสิ่งต่าง ๆ ให้สำเร็จ เขาระมัดระวังเชื้อโรคและไม่ชอบการสัมผัสร่างกาย แม้ว่าจะมีพฤติกรรมประหลาดดังกล่าว เขาเริ่มสานสัมพันธ์กับเอมี แฟร์ราห์ ฟาวเลอร์ในซีซัน 4 และกลายเป็นคนรักของเขาอย่างเป็นทางการในซีซัน 5
• เพนนี ฮอฟสแตดเตอร์ (รับบทโดยเคลีย์ โควโค)[26] เป็นสาวที่ต้องเป็นนักแสดงจากเมืองเมืองหนึ่งนอกโอมาฮา รัฐเนบราสกา เพนนีย้ายเข้ามาอาศัยห้องชุดตรงข้ามเชลดอนและเลนเนิร์ดในตอนแรกของซีรีส์ เธอเข้ารับการคัดเลือกนักแสดงหลายครั้ง แต่ไม่ประสบความสำเร็จนัก เธอเป็นบริกรหญิงและทำงานที่บาร์ที่ร้านชีสเค้กแฟกทอรีเพื่อหารายได้จ่ายค่าเช่าห้อง แม้ว่าเธอมักทานอาหารฟรีร่วมกับเลนเนิร์ดและเชลดอน ใช้ไวไฟของเขาและให้พวกเขาช่วยจ่ายค่าเช่า หลังจากล้มเลิกความตั้งใจที่จะเป็นนักแสดง เพนนีลาออกจากอ่านในซีซัน 7 และในซีซัน 8 เธอเป็นตัวแทนจำหน่ายยาเภสัชของแซนเจน ตำแหน่งงานนี้ทำให้เธอมีรายได้อิสระ เพนนีเข้าเรียนวิทยาลัยชุมชน และไม่สำเร็จการศึกษา (เธอกลับไปเรียนในระยะสั้นในซีซัน 6) อย่างไรก็ตาม เธอมีจิตสำนึกที่ปกติและเข้าสังคมได้ดีกว่าสมาชิกในแก๊งทั้งหมด เพนนีเป็นคนไม่มีระเบียบและดื่มแอลกอฮอลเป็นประจำ ชื่อสกุลของเธอไม่เคยถูกเปิดเผย ในซีซัน 1 เธอคบหากับไมก์ (แอนดรูว์ วอล์กเกอร์) ซึ่งต่อมาเธอเลิกกับเขาหลังเขาโพสต์เรื่องเพศสัมพันธ์ระหว่างเขาและเธอบนบล็อก เธอคบหากับสจ๊วต บลูม เจ้าของร้านหนังสือการ์ตูนเพียงชั่วคราวในซีซัน 2 และในระหว่างซีซัน 3 และ 4 เธอคบกับแซ็ก จอห์นสัน (ไบรอัน โทมัส สมิธ) ชายหนุ่มหล่อ เป็นมิตร แต่ไม่ฉลาด พวกเขาเคยสมรสกันในลาสเวกัส แต่พวกเขาไม่คิดว่ามันคือการสมรสจริง ในซีซัน 4 เพนนีกลายเป็นเพื่อนสนิทกับเบอร์นาเดตต์และเอมี และพวกเธอมักไปเที่ยวที่ห้องชุดของกันและกันหรือเที่ยวข้างนอกด้วยกัน แม้ว่าเชลดอนมีพฤติกรรมประหลาด แต่เพนนียังเป็นเพื่อนสนิทของเชลดอนด้วย หลังคบหากับเลนเนิร์ดสั้น ๆ ในปลายซีซัน 1 คบกันต่อและเลิกกันในซีซัน 3 เพนนีและเลนเนิร์ดกลับมาคบกันในซีซัน 5 และแต่งงานกันในซีซัน 9 เคลีย์ โควโคเริ่มมีชื่อบนฉากเครดิตว่า เคลีย์ โควโค-สวีทิง ในซีซัน 7 ตอน The Convention Conundrum หลังจากเธอสมรสกับนักกีฬาเทนนิส ไรอัน สวีทิง หลังเธอประกาศหย่าร้างกับเขาในปี ค.ศ. 2015 ชื่อของโควโคในฉากเปิดเรื่องเปลี่ยนกลับมาเป็นชื่อเดิมในซีซัน 9 ตอน The Bachelor Party Corrosion
• ฮาวเวิร์ด โวโลวิตซ์ (รับบทโดยไซมอน เฮลเบิร์ก)[27] เป็นวิศวกรอวกาศ ฮาวเวิร์ดเป็นชาวยิวและอาศัยอยู่กับมารดา เด็บบี (แครอล แอน ซูซี) บิดาของเขาทิ้งเขากับมารดาไปเมื่อฮาวเวิร์ดอายุ 11 ปี และไม่มีใครได้ยินข่าวจากเขาอีก นอกจากจดหมายที่บิดาเขียนให้ฮาวเวิร์ดในงานวันเกิดครบ 18 ปี ซึ่งเขาขอไม่เปิดอ่าน ในซีซัน 8 เขาพบกับ จอช (แมตต์ เบนเนตต์) น้องชายต่างมารดา เขาไม่มีปริญญาดุษฎีบัณฑิตเหมือนอย่างเชลดอน เลนเนิร์ด และราจ ทำให้เขาถูกเชลดอนดูถูกเป็นประจำ เขาตอบโต้ด้วยการชี้แนะว่าเขาจบปริญญาโทจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ และเขาได้ออกแบบอุปกรณ์หลายอย่างจนได้ถูกนำไปใช้จริงในอวกาศ ต่างจากผลงานที่เป็นนามธรรมของคนอื่น ๆ เขาได้เดินทางไปอวกาศในปลายซีซัน 5 ได้ฝึกฝนการเป็นนักบินอวกาศ และเป็นผู้เชียวชาญพิเศษเรื่องน้ำหนักบนยานอวกาศในสถานีอวกาศนานาชาติ เขาโดดเด่นเรื่องอารมณ์ขัน ซึ่งเลนเนิร์ดและราจชื่นชอบอยู่บ่อยครั้ง ในซีซันแรก ๆ ของเรื่อง ฮาวเวิร์ดเป็นคนเจ้าชู้และคิดวลีจีบผู้หญิงได้อย่างคล่องแคล่ว แต่ไม่สมหวังมากนัก ในซีซัน 3 เขาเริ่มคบหากับเบอร์นาเดตต์ และแม้ว่าพวกเขาจะเลิกรากัน แต่ก็กลับมาคบกันใหม่และหมั้นกันในซีซัน 4 และสมรสในปลายซีซัน 5 ในซีซัน 6 ฮาวเวิร์ดย้ายออกจากบ้านมารดาไปอยู่กับเบอร์นาเดตต์ ฮาวเวิร์ดใช้เงินฟุ่มเฟือยไปกับของเล่นและมักทะเลาะกับเบอร์นาเดตต์เรื่องเงินเพราะเขาเป็นวิศวกรที่มีรายได้ต่ำอย่างน่าประหลาดใจ และเธอมีรายได้สูงจากการเป็นตัวแทนขายยาเภสัช ทำให้เบอร์นาเดตต์ต้องให้เบี้ยเลี้ยงฮาวเวิร์ดอยู่บ่อยครั้ง (ฮาวเวิร์ดเรียกเงินนี้ว่าเงินเดือน) ในซีซัน 8 มารดาของฮาวเวิร์ดเสียชีวิต (หลังนักแสดง แครอล แอน ซูซีเสียชีวิตในปี ค.ศ. 2014) ทำให้เขาเศร้าโศกอย่างมาก ต่อมาเขาย้ายไปอยู่ที่บ้านของเบอร์นาเดตต์
• ราเจช คูธราปพาลี (รับบทโดยคุนาล ไนเยอร์)[28] มาจากนิวเดลี และเป็นนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่คาลเทค ครอบครัวของราจมีฐานะดี ตลอดทั้งเรื่อง เขาสื่อสารกับบิดามารดาของเขา ดร. และคุณวี. เอ็ม. คูธราปพาลี (ไบรอัน จอร์จ และแอลิซ แอมเทอร์) ผ่านทางเว็บแคม ราจเป็นคนขี้อายเมื่ออยู่ใกล้ ๆ ผู้หญิง และไม่สามารถพูดคุยกับผู้หญิงได้ในหกซีซันแรก (ยกเว้นมารดาและน้องสาวของเขา) เว้นเสียแต่ว่าเขาได้ดื่มแอลกอฮอล (หรือคิดว่าดื่มไปแล้ว) หรือเข้ารับการบำบัดเชิงทดลอง แต่การดื่มแอลกอฮอลทำให้เขาประพฤติตัวก้าวร้าวและคาดเดายาก ส่วนการบำบัดทำให้มีอาการข้างเคียง แม้เป็นเช่นนี้ เขามักมีโชคในเรื่องผู้หญิงมากกว่าฮาวเวิร์ด เพื่อนสนิทของเขา ราจมีรสนิยมเหมือนผู้หญิงและมักประพฤติตนเหมือนผู้หญิงกับฮาวเวิร์ด แต่เขายืนกรานว่าเขาไม่ใช่เกย์ ในซีซัน 4 พรียา น้องสาวของเขามาอยู่กับเขาและกลายเป็นคนรักของเลนเนิร์ด (ซึ่งราจรู้สึกรำคาญใจ) ในซีซัน 6 ราจพบลูซี (เคต มิคูชี) สาวผู้มีความกังวลในการเข้าสังคม และพวกเขาเริ่มคบหากัน อย่างไรก็ตาม ลูซีขอยุติความสัมพันธ์ เนื่องจากเธอรู้สึกกดดันเมื่อราจต้องการพาเธอไปพบเพื่อน ๆ หลังจากนั้น ราจที่อกหักสามารถคุยกับเพนนีได้โดยไม่ต้องดื่มแอลกอฮอล และเอาชนะโรคพูดกับผู้หญิงไม่ได้ได้ ในซีซัน 7 เขาเริ่มคบกับเอมิลี และความสัมพันธ์ของพวกเขาเริ่มผูกขาด ราจมีสุนัขพันธุ์ยอร์กเชอร์เทร์เรียร์ชื่อซินนามอน และเพื่อน ๆ มักล้อเลียนเกี่ยวกับความสนิทสนมแปลก ๆ กับสุนัขของเขา

นักแสดงต่อไปนี้เคยเป็นนักแสดงรับเชิญ แต่ต่อมาได้เลื่อนขั้นเป็นนักแสดงหลัก

• เมลิสซา เราช์ รับบท เบอร์นาเดตต์ รอสเทนคาวสกี-โวโลวิตซ์ (บทบาทรองในซีซัน 3 เป็นนักแสดงนำตั้งแต่ซีซัน 4)[29] เป็นหญิงสาวมีเสียงสูงแหลม เดิมเป็นเพื่อนร่วมงานของเพนนี ทำงานหาเงินเรียนระดับปริญญาโท ซึ่งเธอเรียนจุลชีววิทยา เบอร์นาเดตต์มีพื้นเพเป็นชาวโปแลนด์ และเติบโตในครอบครัวคาทอลิก บิดาของเธอ ไมก์ (เคซีย์ แซนเดอร์) เป็นตำรวจร่างกำยำเกษียณแล้ว เธอมีพี่น้องสี่คน เบอร์นาเดตต์รู้จักฮาวเวิร์ดโดยเพนนีแนะนำให้รู้จัก เป็นผลของข้อตกลงระหว่างฮาวเวิร์ดกับเลนเนิร์ดว่า หากใครมีคนรักร้อนแรงก่อนแล้ว เขาจะต้องทำให้คนรักแนะนำ "สาวร้อนแรง" ให้อีกคนหนึ่ง เริ่มแรก พวกเขาเข้ากันได้ไม่ดีนัก ไม่มีอะไรเหมือนกัน จนพวกเขาพบว่าทั้งคู่มีมารดาที่เจ้ากี้เจ้าการเหมือนกัน ในระหว่างซีซัน 3 พวกเขาคบกันและเลิกรากัน พวกเขากลับมาคบกันและหมั้นกันในซีซัน 4 และสมรสกันในท้ายซีซัน 5 เธอมีบุตรชื่อฮอลลีย์ในซีซัน 10 หลังจาหทำวิทยานิพนธ์ระดับดุษฏีจบ เธอได้งานตำแหน่งเงินเดือนสูงที่แซนเจนในท้ายซีซัน 4 (รายได้สูงของเธอกลายเป็นต้นเหตุของปัญหาระหว่างเธอและฮาวเวิร์ดในซีซันหลัง ๆ) แม้ว่าเธอจะเป็นผู้หญิงหวานและจิตใจดี แต่เธอมีความอดทนต่ำ และอาจพยาบาทและเหวี่ยงได้เมื่อถูกยั่วยุ โดยเธอจะทำเสียงเหมือนมารดาของฮาวเวิร์ด และข่มขู่เพื่อนร่วมงาน เธอยังเป็นคนชอบแข่งขันด้วย
• เมยิม เบียลิก รับบทเอมี ฟาร์ราร์ ฟาวเลอร์ (แสดงรับเชิญในซีซัน 3 แสดงนำในกลางซีซัน 4 เป็นต้นมา)[30] เป็นผู้หญิงที่เว็บไซต์จัดหาคู่ออนไลน์คัดเลือกให้เป็นคู่รักของเชลดอน หลังจากราจและฮาวเวิร์ดแอบสร้างบัญชีใช้ข้อมูลของเชลดอน ซึ่งราจให้ความเห็นว่า "ในที่สุดเราก็มีข้อพิสูจน์ว่ามนุษย์ต่างดาวเดินอยู่รอบตัวเรา"[31] เอมีมาจากเกล็นเดล และเป็นผู้คลั่งไคล้นวนิยายเด็กเรื่อง บ้านเล็กในป่าใหญ่ ขณะที่เธอและเชลดอนไม่ค่อยเข้าสังคมในช่วงแรก แต่หลังจากเอมีเป็นเพื่อนกับเพนนีและเบอร์นาเดตต์ เอมีเริ่มสนใจสังคมและปฏิสัมพันธ์โรแมนติก และเริ่มมีกาลเทศะมากกว่าเชลดอน เมื่อเชลดอนพบเธอครั้งแรก ๆ เชลดอนเรียกเธอว่าเพื่อนสาว ไม่ใช่คนรัก ความสัมพันธ์ของพวกเขาค่อย ๆ คืบหน้าถึงจุดที่เชลดอนอยากให้เธอเป็นคนรัก และบอกรักเธอ ประเด็นหลักอีกประเด็นในซีรีส์คือความท้อแท้เรื่องเพศสัมพันธ์ระหว่างเธอและเชลดอน เอมียังเชื่อว่าเพนนีเป็นเพื่อนสนิทที่สุด ซึ่งเพนนีไม่รู้สึกเช่นนั้นในช่วงแรก ในที่สุดเพนนีกลายเป็นเพื่อนแท้ ที่เมินนิสัยที่เหมือนเชลดอนของเอมีไป ความเคารพที่เอมีมีต่อเพนนีดูเหมือนกับเสน่ห์ทางกายมากกว่า เอมีมีปริญญาดุษฎีบัณฑิตในสาขาวิชาประสาทชีววิทยา (เบียลิกเองก็มีปริญญาในสาขาวิชาประสาทวิทยาศาสตร์) และมักใช้ลิงในงานวิจัยและการทดลองของเธอ
• เควิน ซัสแมน รับบท สจ๊วต บลูม (บทบาทรองในซีซัน 2-5, 7 และ 10 และแสดงนำในซีซัน 6, 8 และ 9)[32] เป็นเจ้าของร้านหนังสือการ์ตูนที่ตัวละครชายหลักอุดหนุนบ่อยครั้ง สจ๊วตมีจิตใจอ่อนโยน แต่ขาดความมั่นใจ เขาเป็นศิลปินมีพรสวรรค์ จบจากโรงเรียนดีไซน์โรดไอแลนด์ และแม้ว่าเขาเข้าสังคมไม่เก่ง เขามีทักษะทางสังคมที่ดีกว่าตัวละครชายหลักทั้งหมด เขาไม่เก่งเรื่องเทคโนโลยี ในการปรากฏตัวช่วงแรก พวกผู้ชายพาเพนนีเข้ามาในร้านและเขาขอเธอไปเที่ยวด้วยกัน พวกเขาเที่ยวกันสองสามครั้งจนเพนนีเผลอเรียกเขาว่า "เลนเนิร์ด" ขณะกำลังจูบกันบนรถ ทำร้ายจิตใจเขา ในซีซัน 4 สจ๊วตกล่าวเป็นนัย ๆ ว่าเขามีปัญหาด้านการเงินและร้านหนังสือการ์ตูนกลายเป็นบ้านของเขา ในงานเลี้ยงสละโสดของฮาวเวิร์ด สจ๊วตกล่าวอวยพรว่าฮาวเวิร์ดเป็นคนโชคดีเพียงใดและเปรียบเทียบกับสถานการณ์ที่เขาต้องอาศัยอยู่ในร้านตนเอง ในซีซัน 6 เขาได้รับเชิญให้มาเที่ยวกับตัวละครชายหลัก ขณะที่ฮาวเวิร์ดอยู่ในอวกาศ ในท้ายซีซัน 7 ร้านหนังสือการ์ตูนของเขาไฟไหม้ และได้งานใหม่เป็นผู้ดูแลมารดาของฮาวเวิร์ด ทั้งสองคนสนิทกันและมีความสัมพันธ์แบบแปลก ๆ ซึ่งฮาวเวิร์ดรู้สึกรำคาญมาก เขาคบกับจีนี (คารา ลุยซ์) ลูกพี่ลูกน้องของฮาวเวิร์ดที่ฮาวเวิร์ดเคยเสียความบริสุทธิ์ให้ เพียงช่วงสั้น หลังนางโวโลวิตซ์เสียชีวิตในซีซัน 8 สจ๊วตยังคงอาศัยในบ้านของเธอร่วมกับฮาวเวิร์ดและเบอร์นาเดตต์ต่อไป จนเขาหาที่อยู่ของตนได้ในซีซัน 9