Jimmy Neutron (Debi Derryberry) adalah tokoh protagonis utama pertunjukan. Dia adalah seorang anak Amerika 10 tahun dengan IQ yang menakjubkan dan kasih bagi ilmu. Biasanya, penemuannya menyebabkan lebih berbahaya daripada manfaat bagi kota Retroville, tapi dia tidak pernah berhenti dari berusaha. Sebagian besar waktu, dia sibuk menyelamatkan kota dari percobaan sendiri tidak beres. Dia adalah teman terbaik dengan Carl dan Sheen. Sepanjang seri ada petunjuk bahwa ia memiliki perasaan untuk Cindy Vortex.
Goddard (Frank Welker) adalah robot anjing terpercaya Jimmy. Mengingat dia terbuat dari sprockets, sirkuit dan widget, Goddard membuat teman satu orang besar yang terbaik. Plus, tidak seperti anjing sepupu nya kehidupan nyata, Goddard dapat berubah menjadi membunuh seluruh alat yang berguna, kendaraan, dan gadget lainnya untuk Jimmy. Goddard masih memiliki beberapa Kinks untuk bekerja keluar, tapi sebaliknya, ini anjing digital adalah sempurna (cyber) anjing pendamping. Goddard dinamai Robert Goddard, sebagai "Bapak Rocketry".
Carl Wheezer (Rob Paulsen) adalah pemalu Jimmy, pria asma tangan kanan. Carl adalah alergi terhadap banyak hal, termasuk kucing, kura-kura, dan bahkan laser. Namun, ia masih membantu Jimmy dengan eksperimennya. Dia sering mencoba untuk menjadi "keren" seperti Jimmy.
Sheen Estevez (Jeff Garcia) adalah teman Jimmy hiperaktif tapi heroik. Dia terobsesi dengan Ultra Tuhan, tindakan tokoh superhero populer di acara itu. Sheen kadang-kadang gagal untuk memahami realitas dan hal-hal yang sangat acak pada kali. Dia tinggal bersama ayahnya. nama Sheen mungkin berasal dari Martin Sheen, yang nyata bergelar Estevez (Sama seperti nama Charlie Sheen itu kelahiran). Sheen menunjukkan bahwa ia mungkin memiliki perasaan untuk Libby Folfax beberapa kali.
Cindy Vortex (Carolyn Lawrence) adalah lancang Jimmy, independen, saingan intelektual. Dia memiliki seekor anjing bernama "Humphrey" yang katanya adalah anjing terbaik di Retroville. Temannya terbaik adalah Libby Folfax. Dia juga mengisyaratkan perasaan makan untuk Jimmy.
Liberty "Libby" Folfax (Crystal Scales) adalah teman terbaik Cindy. Dia adalah satu-satunya karakter utama hitam, suka funk / hip-hop dan gadget elektronik. Kemudian dalam acara itu, ia menerima makeover rambut baru. Libby adalah 10, dan pada musim pertama dia tidak muncul pada logo judul, namun ketika ia menjadi lebih terlibat dalam acara di musim kedua, dia akan ditambahkan ke logo. Tidak seperti teman-teman Jimmy, Libby ditampilkan untuk melakukannya dengan baik di sekolah, meskipun tidak pada tingkat Jimmy atau Cindy dalam hal kecerdasan. Dia menunjukkan perasaan mengisyaratkan makan untuk Sheen juga tapi tidak pernah benar-benar jelas apakah dia atau tidak.
Hugh Neutron (DeCarlo Markus) adalah ayah Jimmy. Dia sangat terobsesi dengan bebek dan mencintai pie. Dia mencoba untuk menghabiskan banyak waktu bersama Jimmy mungkin dan sangat tertarik dengan penemuan-penemuannya. Dia benar-benar konyol tapi mencintai keluarganya, termasuk istrinya Judy yang ia sering sebut "Sugar Booger."
Neutron Judy (Megan Cavanagh) Judy adalah ibu Jimmy. Dia mencintai dan adalah ibu rumah tangga 50 stereotip itu. Gayanya juga khas dan rambutnya dipotong khas dalam, biasanya melihat dalam beberapa episode. Tentu saja dia mencintai keluarganya, dan memberikan nasihat Jimmy tentang kehidupan dan petualangannya.