Основными персонажами произведения являются Маша Миронова, дочь военного, служащего в чине капитана, Петр Гринев, молодой дворянин, и Емельян Пугачев, предводитель народного восстания.
Маша Миронова
Марья Ивановна Миронова представляется писателем в образе восемнадцатилетней девушки, происходящей из бедной дворянской семьи. Внешне девушка описывается в качестве круглолицей, румяной, светло-русой девицы, обладающей ангельским голосом, одевающейся в простые, но милые наряды. Характерными чертами Маши Мироновой является ее исключительная доброта, нежность, скромность, естественность, великодушие, а также верность и преданность. При этом девушка проявляет себя как осторожный и иногда трусливый человек.
Петр Гринев
Главного героя, Петра Гринева, писатель изображает в качестве молодого человека, являющегося сыном богатого помещика, получившего домашнее воспитание. Юноша имеет хорошее образование, зная французский язык, умея фехтовать, сочиняя стихотворные произведения, поскольку в душе является неисправимым романтиком. В шестнадцатилетнем возрасте Гринев попадает в звании прапорщика на воинскую службу, где проявляет себя в виде доброго, отзывчивого, честного, чувствительного офицера, которому не чужды совестливость, жалость, великодушие, искренность, благодарность по отношению к окружающим, при этом в характере Петра присутствуют самовлюбленность, честолюбие и упрямство. Во время своей службы под руководством капитана Миронова у Гринева вспыхивает роман с капитанской дочкой Машей, который в финале повести заканчивается свадьбой главных героев.
Емельян Пугачев
Одним из ключевых героев повести описывается Емельян Пугачев, представленный в образе донского сорокалетнего казака, среднего роста, худого и широкоплечевого, с большой черной бородой и сверкающими глазами, поднявшего крестьянский бунт, закончившийся кровопролитием и казнью его предводителя. Пугачев характеризуется в произведении в виде самовлюбленного малограмотного разбойника, отличающегося жестокостью, суровым нравом и грубостью, любящим обильно поесть, выпить и принять банные процедуры.
Алексей Швабрин
Второстепенным героем повести представлен Швабрин, изображенный в качестве сослуживца Гринева, состоятельного дворянина, отличающегося невысоким ростом, смуглым некрасивым лицом. Швабрин обладает остроумием, сообразительностью, смекалкой, но при этом является клеветником, выдумщиком, лживым мерзавцем, проявляющим жестокость, подлость, гнусность и злость, предав во время пугачевского бунта русские войска и перейдя на сторону восставших. В итоге Швабрин оказывается арестованным в связи с изменой родине.
Слуга Савельич
В образе слуги Петра Гринева описывается слуга Савельич, также являющийся второстепенным персонажем, представленный в качестве пожилого доброго крепостного крестьянина, отличающегося преданностью и верностью хозяину, хозяйственностью, недоверчивостью и ворчливостью.
Родители Маши
В качестве второстепенных героев представлены отец Маши, комендант крепости, служащий в звании капитана, и его жена, мать героини, Василиса Егоровна, обедневшие дворяне. Иван Кузмич характеризуется в качестве доброго, честного, правдивого, бесхитростного офицера, любящего выпить, но проявляющего черты плохого руководителя. Капитаном Мироновым управляет его супруга, старая, умная, гостеприимная женщина, капитанша Василиса Егоровна, любящая своих близких. С началом пугачевского восстания капитан Миронов не соглашается давать присягу предводителю бунта, за что оказывается повешенным.
Зурин
Кроме перечисленных, в повести появляются офицер Зурин, старинный приятель Петра Гринева, являющийся честным военным, Иван Игнатьич, пожилой одинокий поручик, дружащий с семейством Мироновых, учитель маленького Петра французского происхождения Бопре, дававший Петруше уроки фехтования, императрица Екатерина, которая по Маши дает помилование главному герою, а также родители Петра Гринева Андрей Петрович и Авдотья Васильевна, порядочные и добрые люди, старинный друг Андрея Петровича генерал Андрей Карлович, умнейший немец, предпочитающий экономичность и порядок во всем.
Николенька Иртеньев-мальчик из дворянской семьи, он живет и воспитывается по установленным правилам, дружит с детьми из таких же семей. Он любит своих родителей и гордится ими. Но детские годы Николеньки были беспокойными. Он испытал немало разочарований в окружающих его людях, в том числе и в самых близких для него.
Большую роль в духовном развитии мальчика сыграла простая русская женщина-Наталья Саввишна. "Вся жизнь ее была чистая, бескорыстная любовь и самоотвержение" , она привила Николеньке представление о том, что доброта - одно из главных качеств в жизни человека.
Николенька был привязан к мальчику Сереже Ивину, но не решался сказать ему о своей привязанности, не смел взять его за руку, сказать, как рад его видеть, "не смел даже называть его Сережа, а непременно Сергей", потому что "каждое выражение чувствительности доказывало ребячество и то, что тот, кто позволял себе его, был еще мальчишка".
Повзрослев, герой не раз сожалел о том, что в детстве, "не пройдя еще через те горькие испытания, которые доводят взрослых до осторожности и холодности в отношениях", он лишал себя "чистых наслаждений нежной детской привязанности по одному только странному желанию подражать большим".
Отношение Николеньки к Илиньке Грапу раскрывает еще одну черту в его характере, тоже отражающую дурное влияние на него мира "больших". Илинька Грап был из небогатой семьи, он стал предметом насмешек и издевательств со стороны мальчиков круга Николеньки Иртеньева, и Николенька тоже участвовал в этом. Но тут же, как всегда, испытывал чувство стыда и раскаяния.