『サマーウォーズ』の物語を彩る陣内（じんのうち）家は、戦国時代から続く旧家であり、総勢30人近い親戚一同が登場します。主人公の健二をはじめ、長野県上田市の実家に集う主要キャラクターと、声を担当したキャスト陣を一覧で整理しました。
小磯健二（CV：神木隆之介）
本作の主人公で、物理部に所属する高校2年生。数学の才能に秀でているものの、内気で自己主張が苦手な少年です。健二を演じた神木隆之介は当時16歳の高校生であり、思春期特有の頼りなさと、土壇場で見せる覚醒のギャップを見事に表現しました。
篠原夏希（CV：桜庭ななみ）
健二が憧れる高校3年生の先輩。陣内家の曾祖母・栄の誕生日に「偽の婚約者」として健二を連れて帰省します。天真爛漫で家族思いのヒロインを、当時16歳の桜庭ななみが等身大の透明感あふれる声で演じきりました。
池沢佳主馬（CV：谷村美月）
夏希のまたいとこにあたる13歳の少年。OZ内の格闘ゲームチャンピオン「キングカズマ」の操縦者であり、現実世界では寡黙ながら強い芯を持ちます。若手実力派女優の谷村美月が少年特有のハスキーでクールな声をあて、絶大な人気を獲得しました。
陣内栄（CV：富司純子）
陣内家第16代当主で、一族の大黒柱である90歳の曾祖母。政財界に太いパイプを持ち、日本を揺るがす未曾有の危機に際して自ら薙刀を手に取り、電話一本で国を動かします。日本映画界を代表する名女優・富司純子が放つ威厳と温かみは、作品の骨格を支える決定的な要素となりました。
陣内侘助（CV：斎藤歩）
栄の亡き夫が外で作った隠し子で、一族のトラブルメーカー。OZのセキュリティを破るAI「ラブマシーン」を開発した天才科学者です。舞台俳優・演出家として活躍する斎藤歩が、影のある粗野な男の哀愁をリアルに体現しています。
そのほか、陣内家の親族たちにも多彩な顔ぶれが揃っており、警察官の翔太役に佐久間祐介、自衛官の理一役に桐本琢也、水道局員の克彦役に板倉光隆、さらにはベテラン声優の永井一郎（万助役）や中村正（万作役）らが脇を固め、重厚な群像劇を作り上げました。
