赤提和美子/超能花花（ハイパ·ブロッサム/Hyper Blossom）：
女一號，在飛天小女警z隊伍裡中無愧是最成熟、最美麗、最聰穎的，天生有著女神資質，並且具有領袖資質，但是對於帥哥和甜食毫無抵抗力。有很強的正義感和責任感，非常能幹的美少女，能幹到連便當都是自己做的。在家裡是13歲的長女，有一個妹妹。另外多次自稱是飛天小女警z的隊長，但是並沒有人承認過。新陳代謝能力極強，吃不胖，愛引人注目，喜歡看漫畫和特攝節目，性格很樂觀，成績因為常常出任務而毫無起色，見異思遷，能依靠腰上的腰帶化妝盒變身為超能花花。
豪得寺美彌子/旋轉泡泡（ローリング·バブルス/Rolling Bubbles）：
在飛天小女警z隊伍裡中無愧是最單純、最可愛、最善良的，天生有著萌妹資質，並且具有淑女資質，但是對於時髦和名牌毫無抵抗力。有很良好的教育，多藝的美少女，比如說彈鋼琴。在家中是獨生女，有一個奶奶，房間中有一隻叫做“歐奇”的紫色章魚娃娃。表面是出身良好、禮貌的淑女，但實際上……個性是穩重、自說自話。喜歡時髦，喜歡的名牌不計其數。性格很單純。成績因為常常出任務而毫無起色。能依靠腰上的腰帶化妝盒變身為旋轉泡泡。
松原薰/強力毛毛（パワード·バターカップ/Powered Buttercup）：
在飛天小女警z隊伍裡中無愧是最豪爽、最堅毅、最犀利的，天生有著女王資質，並且具有運動資質，但是最害怕和美子以及美彌子談話。運動萬能且一流，比少年更強的少女。性格很豪爽。個性不拘小節。容易暴躁，更加喜歡一個人行動。喜歡所有運動和看體育比賽。家中有哥哥弟弟各一個。成績因為常常出任務而毫無起色。痛恨穿裙子，不允許有人說她穿裙子很適合，擁有令男性心動不已的能力但只限於將自己裝扮為淑女。能依靠腰上的腰帶化妝盒變身為強力毛毛。 尤塔尼恩
簡稱“尤教授”，劇中年齡三十五歲，是個在一間叫做“國際科學研究所”的實驗室內研究各項高科技實驗的博士，是“化學物X”（Chemical X）的創造者，與原創不同的是，劇中的飛天小女警Z並不是他採用糖、香料以及所有美好的味道（Everything Nice）所創造的，故三位小女警並沒有與尤教授有直接的關係；而“化學物Z”也是因機器狗奇奇不小心把點心大福餅丟入“化學物X”後，才改名為“化學物Z”的。
北澤賢
尤教授唯一的獨子，年齡八歲，但已從醫學系畢業，取得博士學位，是奇才。為了拯救地球“不尋常的氣候”，擅自使用了與父親尤教授共同研發的化學物Z，結果導致了很多不可思議的事情發生，超能花花、旋轉泡泡以及強力毛毛，也造成了其他敵人的產生。小賢的母親在他很小的時候就離開他登上宇宙太空站工作。由於通訊問題，兩人很少見面，所以總是很孤僻。剛開始正式登場的時候，小賢有時不小心稱呼他爸爸為“爸爸”，然後改口“我是說尤教授”，感覺仍然很生疏。
奇奇
是一隻由尤教授創造出的機械狗，在小賢擅自使用“化學物Z”之後，連奇奇也被“掃到風臺尾”，原本奇奇不會說話，被化學物Z的白光擊中後，就變成了會說話的機械狗；每次說話後，會加上“噠汪”。由於與小女警們同樣擁有白光的關係，因此它甚至能在小女警們失去戰鬥力時給予她們一些力量。奇奇能感應到邪惡勢力，當整個東京市區需要小女警們的幫忙時，奇奇就跟原創一樣，成了“熱線”，不管小女警們在何方，除了地鐵或其他訊息收不到的地方以外，奇奇呼叫小女警的聲音，小女警的變身腰帶都能接收得到，此時就是小女警們該出任務的時候。
性別不明，但曾經愛上藍寶石，而願意成為公狗，但最後還是發現藍寶石只是因為無聊才說喜歡他的。
粗暴小子（ラウディラフボーイズ/Rowdyruff Boys）：
是魔人啾啾拿了和美子的吸管、小都的棉花棒、薰薰的臭襪子，並且從尤教授的實驗室內，偷走了化學物Z，並搭配魔人啾啾各部分的毛，所製造出來的三名成員，目的是打擊飛天小女警Z。
然而粗暴小子們卻是誰都不聽，只愛自己做自己的事，對誰都一樣，就是愛惡作劇、作壞事，連魔人啾啾都難逃被害者的“譴責”與“捶打”。
還原光束對這三名敵人的效果如何仍然未知。
壞習慣之多，連魔人啾啾也快受不了，甚至粗暴小子對飛天小女警Z們“掀裙子”這種太傷人的惡作劇也做得出來。
比比（ブリック/Brick）：
特徵是反戴著紅色的鴨舌帽、穿著紅色運動服，面貌及瞳色、髮色跟超能花花很像，唯有髮型及膚色不像。絕技除噴鼻屎外，還有用吸管噴口水。
布布（ブーマー/Boomer）：
特徵是海藍色運動服、臉上有青春痘，面貌及瞳色、髮色跟旋轉泡泡很像，但髮型不像。絕技可以是噴鼻屎，也可以是丟棉花棒並射耳屎。
巴巴（ブッチ/Butch）：
特徵是綠色的運動服，雖然看得出男生，但個性很婆婆媽媽，面貌及瞳色、髮色跟強力毛毛很像，髮型與強力毛毛差了很多。絕技有噴鼻屎，也能丟臭襪子。
市長先生
與原創不同的是，在《飛天小女警Z》內，市長先生高許多，而且看起來也沒有很“憨厚”與“扈鬥”，更不膽小懼怕，而且市長先生掌管東京市，並非掌管小鎮村；當東京市任何一個地方有危機需要小女警們的幫忙，則是透過螢光幕向尤教授求救。市長先生最喜愛吃點心，每當點心時間，是他不能錯過的好時光。
貝倫小姐
全名為莎拉．貝倫（Sara Bellum），現任為市長先生的助理，在《飛天小女警Z》中，也保留了原創大多數的設定，身材高挑、穿著紅色衣服、金色波浪長頭髮，在動畫內，任何人都可以看得到她的廬山真面目，但她總是不讓電視機前的觀眾看清楚她的“真面目”。在原創時，有很多人說她很漂亮，到了《飛天小女警Z》，是否也如此呢？
基妮老師
又譯“晶晶老師”，從原創擔任小橡樹幼稚園的老師，到後來舞臺轉到了東京市國中，仍然是負責教導三位小女警們的老師，同時，也是個非常有愛心的班主任老師；有一次魔人啾啾駕駛著魔人機器人破壞學校，基妮老師仍然不畏懼的，向魔人啾啾說明“人性本善”的道理，並請魔人啾啾不要再破壞學校。
基妮老師在動畫版作品中，是教導文科的。
數學教師
第一話就開始登場的老師，一開始，小女警們的變身腰帶閃爍了，表示機械狗奇奇給了他們任務，小女警們“不約而同”的向數學老師報備著“因肚子痛去保健室”，數學老師感到困惑一陣子後，又“若無其事”的，繼續講解著黑板上的數學公式。
平賀賢內
江戶時代的發明家，使飛天小女警誕生的Kennainum he(ケンナイニウム ヘ)就是他發明的，同時成功的將“他”封印住
大江戶超能少女組
平賀賢內博士成功發明Kennainum he(ケンナイニウム ヘ)後，將白光的力量送給了在街上遇到的三位少女，使她們變身為大江戶超能少女組。一開始，超能少女組雖然擁有超能力，但“他”的力量無比，兩隻螯狀的手臂能夠伸縮自如，香子吃了大虧，正當“他”正要趁機收拾大江戶超能少女組時，天上下起了雪，怕冷的“他”作戰能力因而大打折扣，此時大江戶超能少女組趁機各自施展了必殺技，成功地打敗“他”這個頭號大敵，並由平賀賢內博士透過靜電感應器，順利將“他”的靈魂(黑光)和身體分開，並立刻將靈魂封印在一個箱子內，用Kennainum he塗滿箱子表面，由大江戶超能少女組合力將箱子丟入大海中，同時平賀賢內博士也用Kennainum he將“他”的身體封印於石棺柩內，將石棺放置在神社。放置石棺的神社，在現代被改建為博物館。“他”被封印了一百年，又透過木乃伊找到飛天小女警Z的白光來源，才得以再次進行復仇計劃。三位超能少女組均穿著和服，面貌與個性和飛天小女警Z相似，似乎是飛天小女警z的前世？
桃子（もも/Momo）：
雖然沒有超能花花如此長的頭髮和橙黃的髮色，但其餘的方面都酷似超能花花。武器是系著紅色繩子的有洞銅幣，類似超能花花的悠悠球，靈活度應該和超能花花一樣拔尖。個性溫柔好事，似乎同樣喜歡吃東西。其必殺技名稱叫做“串烤丸子攻擊”。
宮子（おみや/Omiya）：
保留了大部分旋轉泡泡的髮型，但顏色卻不像。武器是大型的團扇，輕輕一揮，就可以產生強力的風。必殺技名稱叫做“猛烈一扇”。
香子（おこう/Okou）：
保留了部分強力毛毛的設定，髮型不像外，髮色卻相同。武器是大木槌，跟強力毛毛的錘子一樣具有強大的殺傷力，但卻使不出超音波。殺傷力應該和強力毛毛一樣強大。必殺技名稱叫做“打達摩”。
魔人啾啾：
原本是一隻在東京市立動物園（東京City Zoo）時常被欺負的猴子，但因不小心被其他同儕給排擠，甚至還被人類看不起，引起了內心的不滿，此時化學物Z的黑光打到這隻猴子的身上時，身軀也同時增大許多，“良心”也“逐漸減少”，腦容量也增加許多，就形成了魔人啾啾這一個“頭號敵人”。魔人啾啾的基地在很廢棄的小屋內，麻雀雖小卻五臟俱全，連魔人機器人也可以容納在其中，是個典型的犯罪科學家。非常貪吃，最喜歡吃甜食，29集甚至吃甜食吃出了蛀牙，經常搶小孩子的糖果，不過每次都被小女警們發現並被打飛。每次魔人啾啾說完一句話之前，總會加上一句魔啾；他是一隻最嘮叨，又愛“碎碎念”的猴子，但它不喜歡人類稱呼它猴子。他的夢想是佔領整個世界，並創立“人類園”，好把以前在動物園的怨氣一次發洩在人類身上，表示其不滿，最討厭別人叫它“猴子”。尤教授所研發的還原光束，對魔人啾啾起不了作用，無法還原為正常的猴子。出場次數最多的反派，有的時候即使該集的主題怪物不是魔人啾啾它也會出場客串一下龍套（被小女警們打飛）。
毛絨怪獸：
是一隻很容易暴躁的怪獸，全身上下都是粉紅色的、頭上有兩根觸角是其特徵；每句話後面都要加上一句“でモンダ”（國語版譯作“的啦”） ，是個很典型的“鄉巴佬”；當別人闖入了他的“領土”（地盤）時，他就會把入侵者趕走，往往用手掌將他們打飛曾經有一次，毛絨怪獸第一眼看到了貝倫小姐，就“一見鍾情”的愛上了貝倫小姐，愛到“無法自拔”。毛絨怪獸喜歡在任何看得到的物品上留下手印，表示“這是我的地盤，誰也不能來”。尤教授所研發的還原光束，對毛絨怪獸起不了作用，無法還原。
白金姫子：
被化學物Z的黑光打中後，成為“多金公主”，是個丈著有權、有勢、有財富的傲慢千金大小姐，養了一隻叫做藍寶石的寵物貓；白金姬子的態度總是很傲慢，被親生父親給寵壞，認為錢就可以買到一切，只要開口，親生父親就絕對不會吝嗇的，滿足白金姬子的“願望”；也希望別人一定要特別對她注意。 最喜歡出風頭。每次都要按了密碼才可以進去。當白金姬子被化學物Z的黑光打中，成為“多金公主”時，就成了飛天小女警Z的敵人。 當她受到刺激時，就會變身為“多金公主”了。有一個多才多藝、長相漂亮的完美姐姐，就因為這個姐姐白金神子什麼都會，所以她很妒忌她的姐姐，但同時也很喜歡和崇拜。尤教授的還原光束對白金姬子（多金公主）有效果，但是即使還原了，她仍然不改其傲慢個性。家人的瞳孔和她一樣，都是星星形狀的。
藍寶石
白金姬子所飼養的波斯貓，個性超級高傲、同時非常險惡。有一次公主（白金姬子）又在實行邪惡的計劃時，小女警們順利抓到公主，並請尤教授還原公主成為白金姬子，就在尤教授要拿還原光束還原公主的時候，藍寶石趁機溜走，所以藍寶石並沒有被尤教授還原。藍寶石的叫聲，也是白金姬子變身的關鍵。
阿米巴幫
阿米巴原蟲所變形的怪獸，時常蠕動著身體，看似“可憐兮兮”的樣子，什麼壞事也幹不成。第二部分登場時，他們從電視上看到銀行搶劫，覺得這非常棒，所以就從某個銀行下手，但是他們的聲勢太小了，誰都沒有察覺，警衛以為他們是來玩的，先請他們抽一張號碼牌，結果因為盤旋太久，行員叫號超過，阿米巴幫一火大，只好再壯大聲勢，但他們又被某一個小孩子“玩弄於股掌中”，警衛以為他們是來鬧的，阿米巴幫就這樣被趕了出去。曾經魔人啾啾教他們幹一票壞事，但最後也被飛天小女警Z給終止，三個成員跟小女警們所擁有的顏色成強烈的對比，但還原光束對阿米巴幫的三名成員如何還未知。
1.紳士：藍色的阿米巴，刁著菸斗及戴著高禮帽是其特徵。
2.俠客：綠色的阿米巴，身上披著一件大衣是其特徵。
3.淑女：粉紅色的阿米巴，塗著口紅及戴著女用帽子是其特徵，雖然團隊名稱稱為阿米巴幫，但淑女說她是女生。
壞死幫派（ギャンググリーンギャング/Gangreen Gang）
第十四話開始登場，壞死幫派是由五名成員所組成的，名稱跟原創一樣，設定也大多保留了原創的樣貌，全身上下都是綠色的。只要壞死幫停留在東京市一天，東京市民就絕對沒有好日子過，五名成員共同的嗜好，就是愛噴漆。還原光束對這些成員沒有效果，無法還原，而五名成員均來自各個不同的家庭，正所謂“有其父必有其子”，每個人的樣子也很像自己的家人。
五名成員如下：
1.王牌：壞死幫的老大，最愛唆使其他四名成員作壞事，必殺技是擲撲克牌，家人為了他頭髮與膚色都是綠色的，而時常爭吵。
2.大比利：五名成員中體型最大的，食量也是最多的，力氣也最大，他最怕他的母親，也時常被他的母親掌嘴。
3.小阿度洛：五名成員中體型最小的，移動速度驚人，家中的排行是老三，由於父母親養了太多一樣的小孩，似乎不記得有小阿度洛這個孩子。
4.大蛇：“名如其‘人’”，總是說話後，發出“嘶～”的叫聲，跟蛇一樣，並且說話喜歡參雜英文。家人認為他是“怪物”，主要是電腦遊戲玩太多了 。
5.古拉伯：看似呆滯，其實是一個很會變身的人，看過他人的外表後，把頭髮挪一下就可以變成“另一個對方”，不過變身後的面板也是綠色的。但是卻很怕暈車，父親的長相也跟他很像，都是很呆滯的。
金時櫻子：
被化學物Z的黑光打中後，成為“瑟杜莎”(セデューサ/Sedusa)原本是點心店金時堂的負責人，個性很溫柔又有些羞澀，但被化學物Z的黑光打中後，變成了瑟杜莎成為了一名邪惡的女性；瑟杜莎身材性感，喜愛化妝，也很喜愛化妝品，更喜愛名牌包包、衣物、鞋子等，是個很“雍容華貴”、“愛慕虛榮”的敵人，價值愈高的名牌精品，她就愈愛偷或搶；她的特技是“易容術”，只要稍微化妝一下，就能成為另外一個對方的樣子，卸妝後，就能恢復原貌。尤教授的還原光束可以還原瑟杜莎，成為正常的人，但日後仍有可能再變身成瑟杜莎。金時櫻子的變身關鍵，是使用口紅，當她“情不自禁”的想起愛戀的物件莊一郎，又想起自己的“拙”樣時，金時櫻子就會拿起口紅，不知情的金時櫻子，就會立刻變身成瑟杜莎。當她變身成瑟杜莎後，會有一股濃濃的化妝味，因此也被小女警她們識破。還有的是奇奇聞不到有這隻怪物出現，是因為她濃濃的化妝味掩蓋這她身上的怪物味。
他（カレ\かれ\Kare，由原著作Him翻譯而來，CV：中尾隆聖/劉傑（臺灣國語））
保留了原創大多數的設定，“他”（Him）是一個全身紅通通的怪物，傳聞江戶時代就已經存在。“他”的名字只有尤教授和“他”自己敢說，左右兩手是螯狀的，說話時很娘娘腔，整體也很“神經質”，也非常怕冷，最痛恨小女警們，尤教授研發的還原光束對“他”效果如何目 前還未知。
“他”一開始，是在某個老舊豪宅內被封印在石棺柩內的怪物，不管“他”怎樣賣力開啟石棺柩，石棺柩外的封印條，就是讓他困擾許久，透過石棺柩的空隙，他灑出了一點黑粉，黑粉飄落到木乃伊的繃帶上，木乃伊復活，“他”就請木乃伊開啟石棺柩。封印條傷了木乃伊的手指，讓手指著火，所以“他”就讓木乃伊去找強力白光，好讓他不會受到封印條的影響，並且讓封印條消失。
最後，木乃伊帶著吸取小女警們的白光回到老舊豪宅內，順利的解開了封印條，並且“他”這一個頭號怪物，就這樣重新出現了。
在第三十話的時候，尤教授對小健講解“他”在江戶時代焚燒民宅、作惡多端的故事，最後被大江戶超能少女組打敗後，而被封印起來前，仍不知悔改，而類似化學物Z的邪惡黑光，也被吸收後封印，並丟入大海中，“他”在幾百年後甦醒，看不到江戶時代，卻看到現代化的東京市，“他”發誓一定要為在江戶時代的失敗慘痛經驗而復仇。
在第46話是第一次小女警和“他”正面交鋒，最後因為桃子的必殺減弱了他的攻擊力，和尤教授及時趕來，用化學物Z射擊“他”，在雙重攻擊下，“他”終於被擊敗了。
在大結局裡，“他”用魔人啾啾等怪獸的黑光引爆富士山，因為氣溫和黑光的能量，使“他”巨大化，最後小女警們突然看到了冰山，於是用氣泡保護網把冰山收集起來，到了“他”身邊的時候，薰薰用音速錘擊把冰山打碎，掉到了“他”的衣服裡，“他”漸漸變小了，然後用靜電感應器把“他”的黑光逼出來，在用在時空裡收集來的白光，和奇奇、小女警們的白光把黑光給封住，帶到了宇宙。
赤提和美子/超能花花（ハイパ·ブロッサム/Hyper Blossom）：
女一號，在飛天小女警z隊伍裡中無愧是最成熟、最美麗、最聰穎的，天生有著女神資質，並且具有領袖資質，但是對於帥哥和甜食毫無抵抗力。有很強的正義感和責任感，非常能幹的美少女，能幹到連便當都是自己做的。在家裡是13歲的長女，有一個妹妹。另外多次自稱是飛天小女警z的隊長，但是並沒有人承認過。新陳代謝能力極強，吃不胖，愛引人注目，喜歡看漫畫和特攝節目，性格很樂觀，成績因為常常出任務而毫無起色，見異思遷，能依靠腰上的腰帶化妝盒變身為超能花花。
豪得寺美彌子/旋轉泡泡（ローリング·バブルス/Rolling Bubbles）：
在飛天小女警z隊伍裡中無愧是最單純、最可愛、最善良的，天生有著萌妹資質，並且具有淑女資質，但是對於時髦和名牌毫無抵抗力。有很良好的教育，多藝的美少女，比如說彈鋼琴。在家中是獨生女，有一個奶奶，房間中有一隻叫做“歐奇”的紫色章魚娃娃。表面是出身良好、禮貌的淑女，但實際上……個性是穩重、自說自話。喜歡時髦，喜歡的名牌不計其數。性格很單純。成績因為常常出任務而毫無起色。能依靠腰上的腰帶化妝盒變身為旋轉泡泡。
松原薰/強力毛毛（パワード·バターカップ/Powered Buttercup）：
在飛天小女警z隊伍裡中無愧是最豪爽、最堅毅、最犀利的，天生有著女王資質，並且具有運動資質，但是最害怕和美子以及美彌子談話。運動萬能且一流，比少年更強的少女。性格很豪爽。個性不拘小節。容易暴躁，更加喜歡一個人行動。喜歡所有運動和看體育比賽。家中有哥哥弟弟各一個。成績因為常常出任務而毫無起色。痛恨穿裙子，不允許有人說她穿裙子很適合，擁有令男性心動不已的能力但只限於將自己裝扮為淑女。能依靠腰上的腰帶化妝盒變身為強力毛毛。 尤塔尼恩
簡稱“尤教授”，劇中年齡三十五歲，是個在一間叫做“國際科學研究所”的實驗室內研究各項高科技實驗的博士，是“化學物X”（Chemical X）的創造者，與原創不同的是，劇中的飛天小女警Z並不是他採用糖、香料以及所有美好的味道（Everything Nice）所創造的，故三位小女警並沒有與尤教授有直接的關係；而“化學物Z”也是因機器狗奇奇不小心把點心大福餅丟入“化學物X”後，才改名為“化學物Z”的。
北澤賢
尤教授唯一的獨子，年齡八歲，但已從醫學系畢業，取得博士學位，是奇才。為了拯救地球“不尋常的氣候”，擅自使用了與父親尤教授共同研發的化學物Z，結果導致了很多不可思議的事情發生，超能花花、旋轉泡泡以及強力毛毛，也造成了其他敵人的產生。小賢的母親在他很小的時候就離開他登上宇宙太空站工作。由於通訊問題，兩人很少見面，所以總是很孤僻。剛開始正式登場的時候，小賢有時不小心稱呼他爸爸為“爸爸”，然後改口“我是說尤教授”，感覺仍然很生疏。
奇奇
是一隻由尤教授創造出的機械狗，在小賢擅自使用“化學物Z”之後，連奇奇也被“掃到風臺尾”，原本奇奇不會說話，被化學物Z的白光擊中後，就變成了會說話的機械狗；每次說話後，會加上“噠汪”。由於與小女警們同樣擁有白光的關係，因此它甚至能在小女警們失去戰鬥力時給予她們一些力量。奇奇能感應到邪惡勢力，當整個東京市區需要小女警們的幫忙時，奇奇就跟原創一樣，成了“熱線”，不管小女警們在何方，除了地鐵或其他訊息收不到的地方以外，奇奇呼叫小女警的聲音，小女警的變身腰帶都能接收得到，此時就是小女警們該出任務的時候。
性別不明，但曾經愛上藍寶石，而願意成為公狗，但最後還是發現藍寶石只是因為無聊才說喜歡他的。
粗暴小子（ラウディラフボーイズ/Rowdyruff Boys）：
是魔人啾啾拿了和美子的吸管、小都的棉花棒、薰薰的臭襪子，並且從尤教授的實驗室內，偷走了化學物Z，並搭配魔人啾啾各部分的毛，所製造出來的三名成員，目的是打擊飛天小女警Z。
然而粗暴小子們卻是誰都不聽，只愛自己做自己的事，對誰都一樣，就是愛惡作劇、作壞事，連魔人啾啾都難逃被害者的“譴責”與“捶打”。
還原光束對這三名敵人的效果如何仍然未知。
壞習慣之多，連魔人啾啾也快受不了，甚至粗暴小子對飛天小女警Z們“掀裙子”這種太傷人的惡作劇也做得出來。
比比（ブリック/Brick）：
特徵是反戴著紅色的鴨舌帽、穿著紅色運動服，面貌及瞳色、髮色跟超能花花很像，唯有髮型及膚色不像。絕技除噴鼻屎外，還有用吸管噴口水。
布布（ブーマー/Boomer）：
特徵是海藍色運動服、臉上有青春痘，面貌及瞳色、髮色跟旋轉泡泡很像，但髮型不像。絕技可以是噴鼻屎，也可以是丟棉花棒並射耳屎。
巴巴（ブッチ/Butch）：
特徵是綠色的運動服，雖然看得出男生，但個性很婆婆媽媽，面貌及瞳色、髮色跟強力毛毛很像，髮型與強力毛毛差了很多。絕技有噴鼻屎，也能丟臭襪子。
市長先生
與原創不同的是，在《飛天小女警Z》內，市長先生高許多，而且看起來也沒有很“憨厚”與“扈鬥”，更不膽小懼怕，而且市長先生掌管東京市，並非掌管小鎮村；當東京市任何一個地方有危機需要小女警們的幫忙，則是透過螢光幕向尤教授求救。市長先生最喜愛吃點心，每當點心時間，是他不能錯過的好時光。
貝倫小姐
全名為莎拉．貝倫（Sara Bellum），現任為市長先生的助理，在《飛天小女警Z》中，也保留了原創大多數的設定，身材高挑、穿著紅色衣服、金色波浪長頭髮，在動畫內，任何人都可以看得到她的廬山真面目，但她總是不讓電視機前的觀眾看清楚她的“真面目”。在原創時，有很多人說她很漂亮，到了《飛天小女警Z》，是否也如此呢？
基妮老師
又譯“晶晶老師”，從原創擔任小橡樹幼稚園的老師，到後來舞臺轉到了東京市國中，仍然是負責教導三位小女警們的老師，同時，也是個非常有愛心的班主任老師；有一次魔人啾啾駕駛著魔人機器人破壞學校，基妮老師仍然不畏懼的，向魔人啾啾說明“人性本善”的道理，並請魔人啾啾不要再破壞學校。
基妮老師在動畫版作品中，是教導文科的。
數學教師
第一話就開始登場的老師，一開始，小女警們的變身腰帶閃爍了，表示機械狗奇奇給了他們任務，小女警們“不約而同”的向數學老師報備著“因肚子痛去保健室”，數學老師感到困惑一陣子後，又“若無其事”的，繼續講解著黑板上的數學公式。
平賀賢內
江戶時代的發明家，使飛天小女警誕生的Kennainum he(ケンナイニウム ヘ)就是他發明的，同時成功的將“他”封印住
大江戶超能少女組
平賀賢內博士成功發明Kennainum he(ケンナイニウム ヘ)後，將白光的力量送給了在街上遇到的三位少女，使她們變身為大江戶超能少女組。一開始，超能少女組雖然擁有超能力，但“他”的力量無比，兩隻螯狀的手臂能夠伸縮自如，香子吃了大虧，正當“他”正要趁機收拾大江戶超能少女組時，天上下起了雪，怕冷的“他”作戰能力因而大打折扣，此時大江戶超能少女組趁機各自施展了必殺技，成功地打敗“他”這個頭號大敵，並由平賀賢內博士透過靜電感應器，順利將“他”的靈魂(黑光)和身體分開，並立刻將靈魂封印在一個箱子內，用Kennainum he塗滿箱子表面，由大江戶超能少女組合力將箱子丟入大海中，同時平賀賢內博士也用Kennainum he將“他”的身體封印於石棺柩內，將石棺放置在神社。放置石棺的神社，在現代被改建為博物館。“他”被封印了一百年，又透過木乃伊找到飛天小女警Z的白光來源，才得以再次進行復仇計劃。三位超能少女組均穿著和服，面貌與個性和飛天小女警Z相似，似乎是飛天小女警z的前世？
桃子（もも/Momo）：
雖然沒有超能花花如此長的頭髮和橙黃的髮色，但其餘的方面都酷似超能花花。武器是系著紅色繩子的有洞銅幣，類似超能花花的悠悠球，靈活度應該和超能花花一樣拔尖。個性溫柔好事，似乎同樣喜歡吃東西。其必殺技名稱叫做“串烤丸子攻擊”。
宮子（おみや/Omiya）：
保留了大部分旋轉泡泡的髮型，但顏色卻不像。武器是大型的團扇，輕輕一揮，就可以產生強力的風。必殺技名稱叫做“猛烈一扇”。
香子（おこう/Okou）：
保留了部分強力毛毛的設定，髮型不像外，髮色卻相同。武器是大木槌，跟強力毛毛的錘子一樣具有強大的殺傷力，但卻使不出超音波。殺傷力應該和強力毛毛一樣強大。必殺技名稱叫做“打達摩”。
魔人啾啾：
原本是一隻在東京市立動物園（東京City Zoo）時常被欺負的猴子，但因不小心被其他同儕給排擠，甚至還被人類看不起，引起了內心的不滿，此時化學物Z的黑光打到這隻猴子的身上時，身軀也同時增大許多，“良心”也“逐漸減少”，腦容量也增加許多，就形成了魔人啾啾這一個“頭號敵人”。魔人啾啾的基地在很廢棄的小屋內，麻雀雖小卻五臟俱全，連魔人機器人也可以容納在其中，是個典型的犯罪科學家。非常貪吃，最喜歡吃甜食，29集甚至吃甜食吃出了蛀牙，經常搶小孩子的糖果，不過每次都被小女警們發現並被打飛。每次魔人啾啾說完一句話之前，總會加上一句魔啾；他是一隻最嘮叨，又愛“碎碎念”的猴子，但它不喜歡人類稱呼它猴子。他的夢想是佔領整個世界，並創立“人類園”，好把以前在動物園的怨氣一次發洩在人類身上，表示其不滿，最討厭別人叫它“猴子”。尤教授所研發的還原光束，對魔人啾啾起不了作用，無法還原為正常的猴子。出場次數最多的反派，有的時候即使該集的主題怪物不是魔人啾啾它也會出場客串一下龍套（被小女警們打飛）。
毛絨怪獸：
是一隻很容易暴躁的怪獸，全身上下都是粉紅色的、頭上有兩根觸角是其特徵；每句話後面都要加上一句“でモンダ”（國語版譯作“的啦”） ，是個很典型的“鄉巴佬”；當別人闖入了他的“領土”（地盤）時，他就會把入侵者趕走，往往用手掌將他們打飛曾經有一次，毛絨怪獸第一眼看到了貝倫小姐，就“一見鍾情”的愛上了貝倫小姐，愛到“無法自拔”。毛絨怪獸喜歡在任何看得到的物品上留下手印，表示“這是我的地盤，誰也不能來”。尤教授所研發的還原光束，對毛絨怪獸起不了作用，無法還原。
白金姫子：
被化學物Z的黑光打中後，成為“多金公主”，是個丈著有權、有勢、有財富的傲慢千金大小姐，養了一隻叫做藍寶石的寵物貓；白金姬子的態度總是很傲慢，被親生父親給寵壞，認為錢就可以買到一切，只要開口，親生父親就絕對不會吝嗇的，滿足白金姬子的“願望”；也希望別人一定要特別對她注意。 最喜歡出風頭。每次都要按了密碼才可以進去。當白金姬子被化學物Z的黑光打中，成為“多金公主”時，就成了飛天小女警Z的敵人。 當她受到刺激時，就會變身為“多金公主”了。有一個多才多藝、長相漂亮的完美姐姐，就因為這個姐姐白金神子什麼都會，所以她很妒忌她的姐姐，但同時也很喜歡和崇拜。尤教授的還原光束對白金姬子（多金公主）有效果，但是即使還原了，她仍然不改其傲慢個性。家人的瞳孔和她一樣，都是星星形狀的。
藍寶石
白金姬子所飼養的波斯貓，個性超級高傲、同時非常險惡。有一次公主（白金姬子）又在實行邪惡的計劃時，小女警們順利抓到公主，並請尤教授還原公主成為白金姬子，就在尤教授要拿還原光束還原公主的時候，藍寶石趁機溜走，所以藍寶石並沒有被尤教授還原。藍寶石的叫聲，也是白金姬子變身的關鍵。
阿米巴幫
阿米巴原蟲所變形的怪獸，時常蠕動著身體，看似“可憐兮兮”的樣子，什麼壞事也幹不成。第二部分登場時，他們從電視上看到銀行搶劫，覺得這非常棒，所以就從某個銀行下手，但是他們的聲勢太小了，誰都沒有察覺，警衛以為他們是來玩的，先請他們抽一張號碼牌，結果因為盤旋太久，行員叫號超過，阿米巴幫一火大，只好再壯大聲勢，但他們又被某一個小孩子“玩弄於股掌中”，警衛以為他們是來鬧的，阿米巴幫就這樣被趕了出去。曾經魔人啾啾教他們幹一票壞事，但最後也被飛天小女警Z給終止，三個成員跟小女警們所擁有的顏色成強烈的對比，但還原光束對阿米巴幫的三名成員如何還未知。
1.紳士：藍色的阿米巴，刁著菸斗及戴著高禮帽是其特徵。
2.俠客：綠色的阿米巴，身上披著一件大衣是其特徵。
3.淑女：粉紅色的阿米巴，塗著口紅及戴著女用帽子是其特徵，雖然團隊名稱稱為阿米巴幫，但淑女說她是女生。
壞死幫派（ギャンググリーンギャング/Gangreen Gang）
第十四話開始登場，壞死幫派是由五名成員所組成的，名稱跟原創一樣，設定也大多保留了原創的樣貌，全身上下都是綠色的。只要壞死幫停留在東京市一天，東京市民就絕對沒有好日子過，五名成員共同的嗜好，就是愛噴漆。還原光束對這些成員沒有效果，無法還原，而五名成員均來自各個不同的家庭，正所謂“有其父必有其子”，每個人的樣子也很像自己的家人。
五名成員如下：
1.王牌：壞死幫的老大，最愛唆使其他四名成員作壞事，必殺技是擲撲克牌，家人為了他頭髮與膚色都是綠色的，而時常爭吵。
2.大比利：五名成員中體型最大的，食量也是最多的，力氣也最大，他最怕他的母親，也時常被他的母親掌嘴。
3.小阿度洛：五名成員中體型最小的，移動速度驚人，家中的排行是老三，由於父母親養了太多一樣的小孩，似乎不記得有小阿度洛這個孩子。
4.大蛇：“名如其‘人’”，總是說話後，發出“嘶～”的叫聲，跟蛇一樣，並且說話喜歡參雜英文。家人認為他是“怪物”，主要是電腦遊戲玩太多了 。
5.古拉伯：看似呆滯，其實是一個很會變身的人，看過他人的外表後，把頭髮挪一下就可以變成“另一個對方”，不過變身後的面板也是綠色的。但是卻很怕暈車，父親的長相也跟他很像，都是很呆滯的。
金時櫻子：
被化學物Z的黑光打中後，成為“瑟杜莎”(セデューサ/Sedusa)原本是點心店金時堂的負責人，個性很溫柔又有些羞澀，但被化學物Z的黑光打中後，變成了瑟杜莎成為了一名邪惡的女性；瑟杜莎身材性感，喜愛化妝，也很喜愛化妝品，更喜愛名牌包包、衣物、鞋子等，是個很“雍容華貴”、“愛慕虛榮”的敵人，價值愈高的名牌精品，她就愈愛偷或搶；她的特技是“易容術”，只要稍微化妝一下，就能成為另外一個對方的樣子，卸妝後，就能恢復原貌。尤教授的還原光束可以還原瑟杜莎，成為正常的人，但日後仍有可能再變身成瑟杜莎。金時櫻子的變身關鍵，是使用口紅，當她“情不自禁”的想起愛戀的物件莊一郎，又想起自己的“拙”樣時，金時櫻子就會拿起口紅，不知情的金時櫻子，就會立刻變身成瑟杜莎。當她變身成瑟杜莎後，會有一股濃濃的化妝味，因此也被小女警她們識破。還有的是奇奇聞不到有這隻怪物出現，是因為她濃濃的化妝味掩蓋這她身上的怪物味。
他（カレ\かれ\Kare，由原著作Him翻譯而來，CV：中尾隆聖/劉傑（臺灣國語））
保留了原創大多數的設定，“他”（Him）是一個全身紅通通的怪物，傳聞江戶時代就已經存在。“他”的名字只有尤教授和“他”自己敢說，左右兩手是螯狀的，說話時很娘娘腔，整體也很“神經質”，也非常怕冷，最痛恨小女警們，尤教授研發的還原光束對“他”效果如何目 前還未知。
“他”一開始，是在某個老舊豪宅內被封印在石棺柩內的怪物，不管“他”怎樣賣力開啟石棺柩，石棺柩外的封印條，就是讓他困擾許久，透過石棺柩的空隙，他灑出了一點黑粉，黑粉飄落到木乃伊的繃帶上，木乃伊復活，“他”就請木乃伊開啟石棺柩。封印條傷了木乃伊的手指，讓手指著火，所以“他”就讓木乃伊去找強力白光，好讓他不會受到封印條的影響，並且讓封印條消失。
最後，木乃伊帶著吸取小女警們的白光回到老舊豪宅內，順利的解開了封印條，並且“他”這一個頭號怪物，就這樣重新出現了。
在第三十話的時候，尤教授對小健講解“他”在江戶時代焚燒民宅、作惡多端的故事，最後被大江戶超能少女組打敗後，而被封印起來前，仍不知悔改，而類似化學物Z的邪惡黑光，也被吸收後封印，並丟入大海中，“他”在幾百年後甦醒，看不到江戶時代，卻看到現代化的東京市，“他”發誓一定要為在江戶時代的失敗慘痛經驗而復仇。
在第46話是第一次小女警和“他”正面交鋒，最後因為桃子的必殺減弱了他的攻擊力，和尤教授及時趕來，用化學物Z射擊“他”，在雙重攻擊下，“他”終於被擊敗了。
在大結局裡，“他”用魔人啾啾等怪獸的黑光引爆富士山，因為氣溫和黑光的能量，使“他”巨大化，最後小女警們突然看到了冰山，於是用氣泡保護網把冰山收集起來，到了“他”身邊的時候，薰薰用音速錘擊把冰山打碎，掉到了“他”的衣服裡，“他”漸漸變小了，然後用靜電感應器把“他”的黑光逼出來，在用在時空裡收集來的白光，和奇奇、小女警們的白光把黑光給封住，帶到了宇宙。