Interpretado por James Stewart, Jefferies (o «Jeff») es un célebre reportero gráfico que ha sido marginado por una fractura en una pierna mientras filmaba primeros planos en una pista de carreras. Es un veterano de la Segunda Guerra Mundial y un soltero acérrimo, que prefiere una vida de viajes internacionales a establecerse con Lisa, su refinada novia de Park Avenue. Sin embargo, debido a su lesión, Jeff se ve obligado a pasar varias semanas confinado en su apartamento de West Village, tiempo durante el cual aprende a ver a Lisa bajo una nueva luz.
Jeff describe a su novia, Lisa (Grace Kelly), como «demasiado perfecta». Es una chica de sociedad rubia y ágil que trabaja en la moda y vive en el lujoso Upper East Side de Manhattan. Tiene un gusto impecable en ropa, zapatos y comida, y siempre está al día de las últimas tendencias. Sin embargo, a pesar de su pulido exterior, Lisa demuestra ser mucho más rebelde y audaz de lo que Jeff imaginaba anteriormente.
Stella, interpretada por Thelma Ritter, es la enfermera a quien la compañía de seguros de Jeff ha contratado para cuidarlo mientras se recupera. Ella es de lengua afilada y obstinada, y defiende algunos puntos de vista bastante tradicionales cuando se trata del tema del matrimonio. Al principio, intenta que Jeff deje de espiar a sus vecinos, pero pronto también se ve envuelta en el drama.
Durante la Segunda Guerra Mundial, Jeff y Doyle pasaron tres años juntos en un avión; Doyle era el piloto y Jeff era el fotógrafo. Ahora, Doyle se ha convertido en detective y Jeff le pide su opinión no oficial sobre el «caso» de Thorwald. Doyle es cínico y no tiene miedo de enfrentarse a su viejo amigo. Con frecuencia desafía y se burla de la obsesión de Jeff con sus vecinos, pero también se preocupa por Jeff y tiene la capacidad de admitir cuando está equivocado.
No aprendemos mucho sobre La ventana trasera’s asesino residente, «el vendedor» Sr. Lars Thorwald (Raymond Burr). Se gana la vida vendiendo bisutería al por mayor. Él y su esposa han vivido en su apartamento de West Village durante los últimos 6 meses, y Jeff ha visto cómo Thorwald se frustra cada vez más con las quejas de la Sra. Thorwald.
Jeff inventa apodos para todos sus vecinos, y Miss Lonelyhearts (Judith Evelyn) se gana el suyo porque es una mujer soltera de mediana edad que está desesperada por el amor y sigue luchando. Eventualmente intenta suicidarse, pero la hermosa música del compositor le impide tomar un frasco de pastillas. Al final de la película, Hitchcock insinúa que, después de todo, Miss Lonelyhearts podría haber encontrado el amor; la vemos arriba en el apartamento del compositor.
Jeff se refiere a su hermosa vecina rubia como «Miss Torso» (Georgine Darcy). Una bailarina de ballet, la señorita Torso con frecuencia se estira y ensaya con atuendos reveladores. Siempre está rodeada de pretendientes ricos y guapos, pero, como observa Lisa, no está enamorada de ninguno de ellos. Al final de la película, la señorita Torso da la bienvenida a casa a su pequeño y de apariencia corriente, que acaba de regresar de la guerra (presumiblemente en Corea).
La Sra. Lars Thorwald solo aparece en pantalla a través de los binoculares y la lente de la cámara de Jeff. Siempre está en la cama, aunque su espíritu parece bastante sano; ella siempre está regañando a su esposo, el Sr. Thorwald. Ella sale de la película en el primer acto, supuestamente para ir de viaje al norte del estado, pero Jeff descubre la verdad; El Sr. Thorwald mató a su esposa y trató de esconder su cuerpo.
Jeff no tiene un apodo inteligente para la mitad femenina de una pareja que duerme en la escalera de incendios fuera de su apartamento. La mujer de la escalera de incendios (Sara Berner) tiene un perrito al que adora. Cuando encuentran a su mascota estrangulada en el patio, regaña públicamente a todos sus vecinos por su falta de compasión.
Hay un compositor y músico (Ross Bagdasarian) que vive en un apartamento del último piso al otro lado del patio de Jeff. Sus melodías encantan con frecuencia a Lisa y, finalmente, a Miss Lonelyhearts. El compositor es soltero y tiene una animada vida social. Jeff postula que el compositor acaba de salir de un matrimonio infeliz.