シーズン1
レナード・リーキー・ホフスタッター
演：ジョニー・ガレッキ
カリフォルニア工科大学で働く物理学者でIQ173の天才。
シェルドンのルームメイトで向かいに越してきたペニーに一目ぼれする。
シェルドン・リー・クーパー
演：ジム・パーソンズ
カリフォルニア工科大学で働く物理学者でIQ187の天才でレナードと同居している。
いつも理屈をこねていて理論的に物事を考え、いつも周りは彼に振り回されている。
ペニー
演：ケイリー・クオコ
レナードとシェルドンの向かいに引っ越してきたブロンドの美しい女性。
女優を目指しながらチーズケーキファクトリーで働いていて、レナード達オタクに偏見なく接する。
ハワード・ジョエル・ウォロウィッツ
演：サイモン・ヘルバーク
レナード達と同じ大学で働く物理学者で仲間の中で唯一博士号を取得していない。
口うるさい母親と同居していて、女性を見るとすぐに口説くがたいてい初対面で嫌われてしまう。
ラジェッシュ・”ラージ”・クースラポリ
演：クナル・ネイヤー
レナード達と同じ大学で働く素粒子宇宙学者でインド出身。
シラフでは女性と一言も話せないが、なぜか女性にはモテてしまう。
レズリー・ウィンクル
演：サラ・ギルバート
レナード達の同僚の物理学者でシェルドンとは天敵で、いつもシェルドンをバカにしている。
レナードと短期間付き合ったことがある。
エリック・ゲーブルハウザー博士
演：マーク・ハレリック
カリフォルニア工科大学の学部長でレナード達の上司に当たる。
着任早々シェルドンが怒らせてしまって、博士はシェルドンにクビを言い渡す。
デビー・ウォロウィッツ
演：キャロル・アン・スージー
ハワードの母で口うるさくいつも怒鳴っている。
V.M. クースラポリ
演：ブライアン・ジョージ
インドに住むラージの父で産婦人科医をしている。
パソコンのWebカメラ越しにラージと連絡を取り合っている。
クースラポリ夫人
演：アリス・アムター
インドに住むラージの母で夫と一緒に息子と連絡を取り合っている。
シーズン2
バリー・クリプキ
演：ジョン・ロス・ボウイ
カリフォルニア工科大学のシェルドン達の同僚。
ロボット作りの名人で張り合ったレナード達はこてんぱんにやられてしまう。
スチュアート・ブルーム
演：ケヴィン・サスマン
レナード達がよく行くコミックストアの店長でみんなとも仲が良い。
ペニーとデートして気まずい雰囲気になるが二度目のデートにもチャレンジする。
シーズン3
ウィル・ウィトン
演：ウィル・ウィトン
シェルドンの憧れの俳優だったがイベントに10時間かけてフィギュアにサインをもらうつもりだったが、彼はイベントに欠席。
それ以来、シェルドンの宿敵となりカード大会で新たに恨みを募らせる。
バーナデット・メリーアン・ロステンコウスキ
演：メリッサ・ラウシュ
ペニーと同じ店ではたらくウエイトレスで、大学院で微生物の研究をしている。
ペニーの紹介でハワードと付き合い始める。
エイミー・ファラ・ファウラー
演：メイム・ビアリク
シェルドンそっくりで優秀な神経学者。
ハワード達がいたずらで登録した出会い系サイトでシェルドンにマッチして、彼と付き合い始める。
ザック・ジョンソン
演：ブライアン・トーマス・スミス
ペニーがレナードと別れて一時的に付き合った男性。
並外れておバカでそれに気付いて別れてしまう。
シーズン4
プリヤ・クースラポリ
演：アーティ・マン
ラージの妹で優秀なやり手弁護士。
仕事で偶然ラージに会いに来た時、レナードと一夜を過ごしてしまう。
シーズン5
マイク・ロステンコウスキ
演：ケイシー・サンダー
バーナデットの父で元警官。
強面で片手でクルミを潰せるほど力があり、ハワードは少し怖がっている。
マイケル・J・マッシミーノ
演：マイケル・J・マシミーノ
宇宙飛行士。
NASAの国際宇宙ステーションにハワードと一緒に行くことになっていて、彼にコーンフレークというニックネームをつける。
ディミトリ・レジノフ
演：パシャ・D・リチニコフ
ロシアの宇宙飛行士でハワードと一緒に宇宙ステーションへ行く。
シーズン6
ルーシー
演：ケイト・ミクーチ
ラージとコミクストアで出会って付き合い始める。
精神的に不安を抱えていてラージの元を去ってしまう。
シーズン7
バート・キブラー
演：ブライアン・ポゼーン
カリフォルリア工科大の地質学者。
エイミーのことが好きで、毎日彼女のラボに来ては美しい鉱石をプレゼントしている。
エイミーに彼氏がいると知っても引かずにデートに誘い、ハワードとラージがエイミーの代わりにデートに行った。
エミリー・スウィーニー
演：ローラ・スペンサー
皮膚科医でラージの恋人。
出会い系サイトでラージが見つけ、デートに誘う勇気がなくてエイミーに誘ってもらうが振られる。
後にラージが挽回して付き合い始める。
シーズン9
クレア
演：アレッサンドラ・トレサーニ
ハワードとラージがコミックストアで会った女性。
バーテンダーをしながら、子供向けSFの脚本を書いている。
ラージがまだエミリーと別れていなくて、カジュアルな付き合いをしている。
シーズン10
リチャード・ウィリアムズ大佐
演：ディーン・ノリス
量子渦の案内システムを軍のアプリに使いたいと、ハワード達に仕事の依頼に来る。
シェルドンが書いた小型化の計算をしたホワイトボードを見て、こっちで行こうとその場で決めてしまう。
ハレー・ウォロウィッツ
声：パメラ・アドロン
ハワードとバーナデットの娘。
ハレー彗星から名づけられる。
泣き声が祖母デビーにそっくりで、夜鳴きにハワードとバーナデットは悩まされる。
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