Les dollsECHOEcho est le personnage central. Malgré les effacements de mémoire, il semble qu'elle commence à retrouver certains souvenirs.
Avant de rejoindre la Dollhouse et de se faire effacer la mémoire, elle se prénommait Caroline. Activiste et défenseuse des animaux, elle se décide à entrer de force dans le complexe Freemont afin de photographier des animaux transformés en rats de laboratoires et de publier cela sur le net. Aidée par son petit-ami Leo Carpenter, l'opération tourne mal, et il se fait tirer dessus, avant de mourir sous ses yeux à l'extérieur du bâtiment. Elle se fait alors contacter par Adelle DeWitt, qui lui "fait une offre" : entrer dans le programme de nettoyage afin d'oublier ses erreurs.
VICTORVictor, est doll également et ami d'Echo. Il est comme un enfant quand il est inactif et il prend toutes les personnalités de Errol Flynn au jeune DeNiro quand il est actif.
Il est éperdument amoureux de Sierra, pas la personnalité mais la vraie elle, puisque son amour persiste peu importe la personnalité qu'il aborde.
Il a souvent été imprégné de Roger pour des missions romantiques, et de Lubov, un jeune mafieux russe.
SIERRASierra est une doll et l'amie fidèle d'Echo. Elle a toutes les personnalités du monde mais pas d'identité propre.
Dans le complexe de la Dollhouse, Victor est très attiré par elle, et la protège à maintes reprises. De plus, elle s'est faite souvent abuser sexuellement par son entraineur Joe Hearn (interprêté par Kevin Kilner).
Elle se prénomme en réalité Priya, et est entrée dans la Dollhouse contre sa volonté, en effet le richissime Adams (interprêté par Vincent Ventresca) l'a faite entrer pour la punir, car elle ne voulait pas entamer une relation avec lui.
L’équipe de la DollhouseDr Claire SaundersElle est intelligente et triste et s'occupe des dolls.
Son visage est caractérisé par d'étranges et très grandes cicatrices, qu'elle tient des débuts de la Dollhouse, lorsqu'une des dolls, Alpha, s'est vu perdre tout contrôle puisque programmé avec plusieurs personnalités dont celle d'un psychopathe.
Topher BrinkTopher Brink, est un génie de l'informatique responsable de l'imprégnation des dolls.
Il est occupé à effacer le cerveau des dolls et à les reprogrammer.
Fasciné par la science, il ferme les yeux sur l'illégalité du projet. S'il est amusant, il n'est pas sûr qu'il soit un homme de confiance.
Éloquent et attirant dans son style 'geek', il ne fait guère preuve de morale.
Boyd LangtonBoyd est un ancien policier qui sert de garde du corps à Echo.
Il regrette d'avoir accepté ce travail mais donnerait sa vie pour aider les personnes
qu'il a l'impression d'exploiter...
Il s’attache a Echo comme un père pour sa fille…
Adelle DeWittAdelle DeWitt, est la dirigeante froide et sophistiquée de la Dollhouse. Elle gère les choses de façon efficace mais aussi impitoyable et protectionniste. En d'autres termes, elle préfèrerait mourir plutôt que de montrer à quel point elle est seule. Avec Topher, elle pense réellement faire le bien, et que l'action et les fondements de la Dollhouse sont un bien pour l'humanité.
Et le dernier…
Paul BallardPaul Ballard, est un agent du FBI obsédé par la légende urbaine de Dollhouse. A cause de son entêtement, il n'a plus aucune crédibilité à son bureau. Il a été marié mais est maintenant divorcé. Il entame une relation avec sa voisine de palier Mellie, mais la met en danger en lui révélant les informations qu'il possède sur la Dollhouse. Mellie le quitte, par crainte et car elle le sait désespérémment amoureux de Caroline "la fille de la photo" qu'il veut à tout prix sortir des griffes de la Dollhouse.
Il est définitivement viré du FBI, mais continue son enquête alors qu'une certaine taupe l'informe par l'intermédiaire des différentes personnalités d'Echo.