Olivia Dunham (Anna Torv)Olivia Dunham est un agent du FBI, qui au cours d'une enquête, se voit contrainte de travailler avec le professeur Bishop, ayant été confronté à des phénomènes paranormaux que seul lui semble en mesure d'enrayer...
Dr. Walter Bishop (John Noble) Mélange entre Frankenstein et Einstein, le professeur Walter Bishop est un "savant fou", dont le travail passé pourrait bien être à l'origine des évènements paranormaux qui sont en train de se produire.
Peter Bishop (Joshua Jackson)Peter est le fils du professeur Bishop. C'est un étudiant qui, malgré un QI particulièrement élevé, demeure en échec scolaire et qui tente d'échapper à des dettes de jeux nombreuses.
Phillip Broyles (Lance Reddick)Agent de la Sécurité du Territoire, P. Broyles dirige l'unité spéciale "Fringe", chargée d'enquêter sur une série d'évènements paranormaux / terroristes.
Charlie Francis (Kirk Acevedo)Collègue d'Olivia, Charlie Francis est un agent du FBI et quelqu'un en qui elle peut avoir confiance...
Nina Sharp (Blair Brown)Nina est une femme brillante, dont une des mains est robotique, travaillant depuis 16 ans chez Massive Dynamics, un institut de recherche de pointe.
Astrid Farnsworth (Jasika Nicole)Astrid est l'assistante d'Olivia. Elle aide également le professeur Bishop à mettre en place ses expériences scientifiques... Il ne se rappelle jamais de son nom et donc l'appelle le plus souvent Astro...
John Scott (Mark Valley)Agent du Bureau Fédéral d'Investigations (FBI), il travaille avec Olivia, dont il est l'amant secret, cachant cette relation à sa hiérarchie. Il meurt très vite et pourtant il est toujours là…