本作では、東方シリーズでお馴染みの「博麗霊夢」と「霧雨魔理沙」の2人が主人公として活躍します。また、霊夢たちと行動をともにする「宇佐見菫子」は、物語において重要な鍵を握っています。
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博麗 霊夢（はくれい れいむ）
博麗神社の巫女さん。
人里離れた場所にある神社には、人間の参拝客は殆ど訪れないため、普段は空を眺めながらお茶を飲むなどしてのんびり過ごしている。
一方で体術・霊力共に天性の才能を持っており、幻想郷の人間と妖怪のパワーバランスを保つために数々の異変を解決してきた。
妖怪退治が生業のようになっており、人間に害をなす妖怪が現れれば容赦なく退治する。
でも巫女の修行はサボりがち。
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霧雨 魔理沙（きりさめ まりさ）
魔法の森に住む普通の魔法使い。
森の中でひとり研究に勤しんでいる。その性格はひねくれ者で負けず嫌いとよく言われている。
幻想郷には魔法使いとして生まれて来る者、人の身を捨て魔法使いとなり永い寿命を得る者、様々な魔法使いがいる。
だが彼女は地道な研究を経て人の身のまま魔法を使えるようになった「人間の魔法使い」だ。
ひねくれ者の超努力家である。
