《神偷奶爸》中的角色包括:
格魯(Gru)。故事的主角,曾因偷走月亮而聞名,是一個大壞蛋,但實際上本性不壞。格魯收養了三個孤兒——艾格尼絲、伊迪絲和瑪戈,並與他的老搭檔納瓦利歐博士一起生活。
露西(Lucy Wilde)。格魯的現任妻子,曾是AVL特工,具有強烈的好奇心和格鬥技能。
艾格尼絲(Agnes)。三個孩子中最小的一個,非常喜歡獨角獸,睡前需要聽格魯講故事。
伊迪絲(Edith)。一個調皮搗蛋的孩子,具有女漢子潛質,好奇心強,經常闖禍。
瑪戈(Margo)。三個女孩中年齡最大的一個,擔任大姐姐的角色,比較有智慧。
小黃人(Minions)。電影中的主要喜劇元素,是一群膠囊狀的小型黃色生物。
此外,電影中還有其他角色,如格魯的母親、其他小黃人成員等。