《神偷奶爸》系列中的一些主要人物包括：
格魯(Gru)。該系列的主角，曾因偷月亮而聞名。他是一個大壞蛋，但實際上本性不壞。格魯與他的老搭檔納瓦利歐博士一起工作，收養了小黃人作為助手。在《神偷奶爸2》中，格魯娶了AVL特工露西，從而組成了一個完整的家庭。
艾格尼絲(Agnes)。她是三個孩子中最小的一個，原本是一個孤兒，後來被格魯收養。艾格尼絲非常喜歡獨角獸，睡前需要聽格魯講故事才能入睡。她特別愛吃糖果，是一個活潑可愛的小女孩。
伊迪絲(Edith)。她是三個孩子中最調皮搗蛋的一個，具有「女漢子」的潛質，好奇心強。儘管她經常闖禍，但她遇到困難時不會灰心，是一個有活力的女孩。
瑪戈(Margo)。她是三個孩子中的大姐姐，比她的兩個妹妹更成熟，是一個有智慧的小大人。瑪戈有時會分辨格魯所做事情的對錯。
小黃人(Minions)。這些黃色膠囊狀生物在電影中承擔了大部分喜劇元素，他們是格魯用香蕉泥、變種DNA和脂肪酸創造出來的。
此外，還有其他一些角色，如格魯的媽媽、維克托、奈安內博士、柏金斯先生、哈蒂阿姨、大丁媽等。