Il protagonista di UFO è il direttore di SHADO, Ed Straker: un eroe modello, sempre pronto al dovere e con una morale d'acciaio. Vive in solitudine, perché l'enorme peso del suo lavoro non gli permette di fare diversamente. Ha un falso ufficio con un montacarichi a comando vocale: se il computer riconosce la sua voce, tutta la stanza va sottoterra nel vero quartier generale della SHADO.

Il vicecomandante è il colonello Freeman, un uomo che invece non ha rinunciato ai piaceri della vita. Il tenente Gay Ellis comanda invece Base Luna; porta sempre una tuta argentata (con minigonna) e una parrucca viola; per qualche ragione negli anni '60 questo accessorio appariva particolarmente futuristico. Successivamente fu aggiunto il colonello Foster, per il quale fu creata anche una sottotrama apposita; ottenne un grande successo e divenne presto uno dei personaggi principali.

A un certo punto la produzione si interruppe per circa sei mesi, e al momento di ripartire alcuni membri del cast non erano più disponibili. Tra gli "scomparsi" il tenente Ellis e il colonello Freeman. Entrano così in scena il tenente Nina Barry, già presente nello staff lunare, e l'affascinante colonello Lake – nel futuro immaginato dagli Anderson le donne avrebbero dovuto sempre più ricoprire ruoli di comando.

Numerosi altri personaggi hanno avuto un ruolo semiregolare nella serie. Tra questi il generale Henderson, che si trova spesso in aperto conflitto con Straker sulla gestione dei fondi destinati alla SHADO, e il dottor Jackson, uomo ambiguo al quale è affidato il centro medico dell'organizzazione. Nella versione originale Jackson parla con un forte accento dell'Europa dell'Est.