K est un réplicant Blade Runner qui, en découvrant un secret sur son passé, remet en question son identité et son humanité. Sa quête de vérité le pousse à explorer ses émotions, notamment à travers sa relation avec Joi, une intelligence artificielle.
Joi est une intelligence artificielle et la compagne de K. Bien qu'elle soit un programme conçu pour lui offrir de l'affection, leur relation devient réelle pour K, qui cherche un sens émotionnel dans un monde froid. Joi représente l'illusion de l'amour, montrant les limites de ce que signifie être aimé quand on n'est qu'une création numérique.
Ana Stelline est une créatrice de souvenirs pour les réplicants. Elle joue un rôle clé dans le film, car ses souvenirs sont essentiels pour comprendre le lien entre K et son passé. Malgré sa position, elle est confinée dans un espace isolé en raison de sa santé fragile.
Niander Wallace est le patron de la Wallace Corporation. Obsédé par l'idée de créer des réplicants parfaits, il cherche à pousser la technologie au maximum, même si cela signifie jouer avec des vies humaines. Il incarne le pouvoir et la manipulation, prêt à tout pour contrôler l'avenir des réplicants.
Luv est un réplicant fidèle à Niander Wallace. Impitoyable et déterminée, elle fait tout pour accomplir ses missions, souvent au détriment des autres. Comme l'antagoniste principale du film, elle incarne la menace que représente l'emprise de Wallace sur les réplicants.