《奇天烈大百科》的主角木手英一，是住在日本东京表野町的小学生，为家中唯一独子，和机器人可罗共同生活。其江户时代的祖先奇天烈斋，系一发明家，著有一本奇天烈大百科，需用神通眼镜才能阅读。
英一也喜好发明东西，一日得到该书与特殊眼镜，始得以阅读该书，并制做其中的发明成为一样又一样的作品，其中最重要的作品就是可罗。（注：此遗作曾于89年5、6月开始在香港亚洲电视台播出，而香港主题曲供应商已改为新力博德曼集团。）
* 木手英一 配音：日本→藤田淑子；台湾→冯嘉德； 香港 →沈小兰，曾秀清，黄玉娟
：表野小学五年一班学生，本动画的主角。头脑好，体育是不
行。发明的东西都是来自齐天烈大百科里的书。
* 木手可罗 配音：日本→小山茉美；台湾→雷碧文；：英一依照大百科所做出来的机器人，以武士自居；平常也是英一的助手，最喜欢吃可乐饼或薯饼。个性单纯善良，相当的爱哭，经常帮忙妈妈和英一跑腿买东西；类似哆啦A梦中的大雄。不擅长保守秘密，经常大嘴巴说溜嘴。身体内的一个零件是路面电车的弹簧。有时候特别爱动物，有爱心。
* 野野花美美 配音：日本→山本百合子；台湾→林美秀； 香港→赖雪芬，朱妙兰
：英一的同班同学，为英一所暗恋的对象。曾经在公园的迷宫里不慎误闯到四次元空间内；又有一次欲前往镰仓拜访亲戚，却因方向感不佳，反而到了千叶，幸赖英一所做的道具才得以脱困。长大后与英一结婚，有一子叫英太郎。性格聪慧善良。
* 熊田薰 配音：日本→大竹宏；台湾→熊肇川；
：和过世的曾祖父同名，因名为薰曾被误认成女生，外号大猩猩（原文译猪猩猩）家里开八百八蔬菜店，是该町内唯一正著念、倒著念都一样的蔬菜店，与英一相反，力气很大但智商不好，常把各种词汇发音念错，长大后育有一子。满脑子都是蔬菜，本身也很贪食，在睡觉时也能听到有旁人在讨论吃饭的事，自己是人肉用餐显示器（自称）（参考卡通第98集）。很害怕学习，学到了什么还是笨，记性不好。爱欺负冬冬与可罗。还是个惹事精，很有个人特色，使英一这些主角群都像配角了。
* 尖浩二 配音：日本→真夏龙吾；台湾→黄天祐；
：外号冬冬，漫画版绰号翘嘴，家里非常的有钱，长大后从三流大学毕业，并靠关系进入爸爸的公司上班。个性很娇生惯养、依赖心很重，经常把妈妈挂在嘴边。曾经透过英一的发明得知，自己的前世是一只蟑螂。爱撒谎。也常和大猩猩一起欺负可罗，和大猩猩是好搭档。
木手家
* 木手みちこ：英一之母（CV：徐爱贞）。十分关心英一的课业情况；对于儿子成天制
作道具，时常感到忧心。不过家里若有物品损坏，通常会请英一帮忙修理。家族成员中运动神经最优秀的，高中时就读名校双星女子学园。
* 木手英太郎：英一之父，个性温和正直，叫英一不能用发明投机取巧，很不擅长运动，学生时代因为还被称做单杠三杰之一呢（其实是不会拉单杠的三人）。在江户物产公司上班。
* 奇天烈斋：本名木手英之进，江户时代的人，也就是英一的祖先，大百科的作者。年轻时曾经到法国，受雇于大仲马之下做事，大仲马为他取名为贾波尼。
野野花家
* 野野花明彦：美美的哥哥，在函馆就读大学，平常鲜少回东京。对于英一的发明一开始并不相信，直到英一亲自实验给他看之后才改变想法。养了一只鬣蜥蜴当宠物。
* 美美之母：本名不详，偶尔会带著美美一起去百货公司，美美以前私自买衣服时，还曾对她大发雷霆，导致美美离家出走过。
* 美美之父：平时极少出现，只在第16集出现过。
熊田家
* 熊田熊八：大猩猩的爸爸，八百八蔬菜店第十三代老板，给可罗取了个洋葱头的绰号，跟他儿子一样，喜欢动不动就把蔬菜和生意挂在嘴边。口头禅是欢迎光临。
* 熊田小百合：大猩猩的妈妈，八百八蔬菜店的老板娘，如果她和老公熊八吵架，大部份都会是她胜利。个性方面算是熊田一家最正常的人。
* 熊田虎七：大猩猩的叔父，住在巴西，以前还曾误以为大猩猩（本名熊田薰）是女的，还送给他女儿节人偶做礼物，后来还送他一套百科全书希望他能用功。
尖家〈冬冬家〉
* 冬冬之母：本名尖贵子，个性歇斯底里且喜欢炫耀自家有钱，相当溺爱儿子，她为了让冬冬长大像爸爸一样优秀，对他的生活规划的很严，还让冬冬去上补习班。
* 冬冬之父：本名尖浩一，在一流的公司上班，家里很有钱。
刈野家
* 刈野勉三：英一的邻居，是个大学重考生，重考第六年后，以后补名额考上高尾大学经济科系，勉三还常在这学校迷路。勉三的个性冒失迷糊，常把许多事情搞砸。优点是人很好心，会热心助人，擅长吹笛子，被称为吹笛的小勉。
* 刈野ヨネ：勉三之母，住在山形县的乡下，跟勉三一样戴著漩涡状的眼镜，行为老气横秋的，虽然老当亦壮，但心脏不好，曾执意要坐游乐园的云霄飞车。
学校
* 佐佐木先生：英一的班级导师。
* 乙梨：英一的同班同学，很不有钱的小学生，因为讨厌吃蔬菜，而被大猩猩强迫训练吃蔬菜，因而克服。
* 濑川：英一的同学，是班上的班长。在选举时将自己的一票投给英一，使他获得唯一的一票；后来英一被指派每周末去打扫豢养动物的笼子，她不但亲自前往探视，甚至还准备早餐来给他吃。(对英一有好感？)
* 金治：英一的同学，是大猩猩的二号小弟。
* 小翠：本名清水翠，英一班上的同学，曾因盲肠炎住院，于是全班同学为她折纸鹤祈求她早日康复，美美和大猩猩也被选代为全班代表去给她探病。
* 花丸五月：经常转学的女同学。转到表野小学就住在爷爷家，还可以帮助爷爷家蔬菜店的忙。学习很好，体育也很好。她的爱好是在舞台演技，演技主角是男生。
* 樱井妙子：熊田薰（大猩猩）的女朋友，住在新澙。
其他角色
* 平吉：勉三妈妈的朋友，在乡下当农人，每年冬天将自己的地瓜拿到东京卖，是有名的平吉石烤地瓜，有三十年的老经验。
* 乙姬：十四世纪室町时代的古人，长相滑稽，貌似熊田薰；却总是自以为很美，其举止往往令人作呕，个性顽皮又三八。不知怎地对英一一见钟情，疯狂的热恋他，甚至还强迫他娶她为妻；英一均闻之而色变，避之唯恐不及。某一次阴错阳差的搭乘英一的时光机来到现代，惹恼了一群飙车族；后来又在迪斯可舞厅和同样那些人大打出手，引起了一阵骚动。
* 上原友纪：勉三的女朋友，一开始是勉三单恋，并英一的道具将友纪约出来吃饭，后与英一对谈说下定决心，不靠道具当友纪听到后就和勉三成男女朋友了，友纪也算是勉三的精神支住，当他与勉三吵架后，勉三都会变成如行尸走肉般无精打采的人。
* 小笨：本为一只受虐狗，后来成为流浪犬，不时会出现漏脸一下。
* 豆豆罗：在动画版89话和90话登场，某集中英一与可罗吵架，气得可罗离家出走，英一随即做出豆豆罗，但英一对他的听话神经调整过度，造成了豆豆罗爱说教的个性，体型比可罗小一号，平常只听可罗的话，并尊称可罗为可罗大人。
* 望月梦子：在动画版112话登场，有尿床毛病的小女孩，被可罗看到，结果可罗娶她当未婚妻负责，不过其实真正喜欢的人是住在隔壁的孝太郎。
* 忠臣仓库：在动画版127话登场，十分凶狠的仓库，忠臣仓库眼里英一和大猩猩都是可疑者，大猩猩称为狗屋，不过在他的眼里可罗和美美和冬冬都是好人，忠臣仓库称为可罗是殿下，美美是美美公主，最后冬冬说他的坏话忠臣仓库因此打冬冬，最后被英一到忠臣仓库身体里有个零件把下因此死亡。
* 奉承仓库：在动画版127话后登场，十分善良的仓库，是大猩猩拜托英一，改造”平民化”一点，与忠臣仓库个性完全不同。
* 堀川正美：在动画版131话登场，很有钱的小学生，从三岁便开始学习日本舞蹈，曾在舞台上演出蔬菜店的阿七，其男扮女装的样子被大猩猩看到，不知情大猩猩还对他一见钟情，正美除了日本舞之外，也擅长空手道。
曾有人发表过论文，认为《奇天烈大百科》应该是“作者自己针对哆啦A梦一个对照”，“作者利用自己的手来批判哆啦A梦，也就是说作者自己也认为那是一个不好的作品，是对于过于盲信者的一个警钟”。但是论文中也提到《奇天烈大百科》是作者晚年所创造的作品，实际上《奇天烈大百科》却是刊载于1974年到1977年的作品，这是论点中的一大矛盾。应该是动画版的印象太过强烈，而给这位作者一个时间上的错乱所造成。再说1974年当时哆啦A梦还不算是很出名的时期，在那个阶段作者另外画出一个哆啦A梦的对照，这样的想法很难成立。
本动画中出现许多种不同的道具，多数的道具与作者其它作品中出现的道具雷同，差别只是名称而已，尤其是哆啦A梦一书，与该书的道具雷同度十分地高。
* 可罗（可罗助）：参考大百科作出的机器人，是英一最重要的发明，被视为木手家的一份子，详细资料请参考人物列表，豆豆罗则是可罗的小号版。
* 时光机：顾名思义，是可以穿越时空的道具；然而跟哆啦A梦的时光机差别在于，它只提供回到过去的功能，要前往未来需要配合如意光才能达成，但这个使用方法却不为英一所知。推测至多限载六人，平常不用时放在家中院子里的储藏室内。
* 如意光：外型类似像手电筒，上面有红色与蓝色的按钮各一；同时具有放大与缩小的功能。可说是哆啦A梦放大灯及缩小灯的综合体。
* 潜地球：一种可潜入地底的道具，外表呈圆球状，因而得名；平常停放在院子的地底下。
* 龟甲船：木制的潜水艇，外观似一只大龟，以一种特殊燃料做为动力来源，可以航行于各种水域。如遇意外，还可以被钓上来；最远曾航行到北海道。平常不用时停靠于镇上的一条河里。
* 回古镜
* 天狗的地道将红色胶带贴在想去的地方，再将胶带贴在任何一面墙上就可穿越，似任意门。
* SOMY.SAIKO：这里所指的并非我们一般所认知的SONY(索尼)或SEIKO(精工)；但此两者却很普遍的存在于英一所生活的世界中，尤其是SAIKO的时钟出现的次数颇多。
* 机器武士(唐俱利武士)
* 怨恨糖果
* 机器记者
* 忘忧帽
* 缩小隧道
* 分身机
* 动物操纵机
* 升月纱
* 仙境水
* 扮家家酒屋
* 时光暂停机
* 赦免印笼
* 三半镜
* 超钝速喷射机
* 斤斗云
* 模仿笛子将某人吹出的笛声录下，下一个人吹时即会发出。
* 紫床单
* 方向音虫
* 预言草纸
* 灯笼捕快
* 忠臣仓库：参考大百科作出的仓库。
七彩缤纷梦想的界线
我想要发明改变这一切
双手推开未来的空间
英一有了知识勇敢的明天
奇天烈爷爷的一片天
机器人可罗创造的时间
实现梦想一起去冒险
我想看看这美丽的世界
跟着他飞
飞过了地平线
寻找珍贵宝贝
让地球漏出笑脸
不觉得累
帮助可爱朋友
奇天烈大百科
充满奇妙欢乐
（ 林唐毅编）
日文版片头曲
* 1. 90分スペシャル番组
‘キテレツ大百科のうた’ 作词：おこちそう/作曲、编曲：细野晴臣/歌：堀江美都子 （1987年11月2日放映）
* 1.‘キテレツ大百科のうた’
作词：おこちそう/作曲、编曲：细野晴臣/歌：堀江美都子 TVシリーズ（1988年3月27日 - 1996年6月9日放映）
* 2.‘お嫁さんになってあげないゾ’〔第1回（1988年3月27日） - 第24回（1988年10月23日）〕
作词：森雪之丞/作曲：池毅/编曲：山本健司/歌：守谷香
* ‘ボディーだけレディー’〔第25回（1988年10月30日） - 第60回（1989年8月20日）〕
作词：森雪之丞/作曲：林哲司/编曲：山本健司/歌：内田顺子 途中からクレジットの原作者名が藤子不二雄から藤子・F・不二雄に变更
* 3.‘梦みる时间’〔第61回（1989年8月22日） - 第86回（1990年3月25日）〕
作词：吉元由美/作曲：林哲司/编曲：山本健司/歌：森惠 ‘はじめてのチュウ’〔第87回（1990年4月15日） - 第108回（1990年10月21日）〕 作词、作曲、编曲：实川俊晴/歌：あんしんパパ
* 4.‘すいみん不足’〔第109回（1990年11月4日） - 第170回（1992年3月24日）〕
作词、作曲、编曲、歌：CHICKS
* 5.‘お料理行进曲’〔第171回（1992年4月19日） - 第331回（最终回）（1996年6月9日〕
作词：森雪之丞/作曲、编曲：平间あきひこ/歌：YUKA 间奏が次回予告背景曲として使われる。 1番はコロッケ、2番がナポリタンの作り方となっている珍しい曲で、探侦!ナイトスクープでは歌词通りに调理すれば本当に作れるのか?という检证がされた。
日文版片尾曲
* 1.90分スペシャル番组
‘コロ助まちをゆく’ 作词：おこちそう/作曲、编曲：细野晴臣/歌：山田恭子 TVシリーズ
* 1.‘マジカルBoyマジカルHeart’〔第1回（1988年3月27日） - 第16回（1988年7月10日）〕
作词：神原冬子/作曲：池毅/编曲：山本健司/歌：守谷香
* ‘レースのカーディガン’〔第17回（1988年8月14日） - 第24回（1988年10月23日）〕
作词：松本隆/作曲：来生たかお/编曲：萩田光雄/歌：坂上香织
* ‘コロ助ROCK’〔第25回（1988年10月30日放送分） - 第60回（1989年8月20日）〕
作词：森雪之丞/作曲：林哲司/编曲：山本健司/歌：内田顺子 '91・'92もキテレツアルバム内に插入歌として作られる。
* 2.‘フェルトのペンケース’〔第61回（1989年8月22日） - 第86回（1990年3月25日）〕
作词：巖室后子/作曲：来生たかお/编曲：山本健司/歌：森惠
* 3.‘メリーはただのトモダチ’〔第87回（1990年4月15日） - 第108回（1990年10月21日）〕
作词、作曲、编曲：实川俊晴/歌：藤田淑子
* 4.‘はじめてのチュウ’〔第109回（1990年11月4日） - 第170回（1992年3月24日）、第213回（1993年4月25日） - 第290回（1995年3月12日）、第311回（1995年10月29日） - 第331回（最终回）（1996年6月9日）
作词、作曲、编曲：实川俊晴/歌：あんしんパパ
* 5.‘Happy Birthday’〔第171回（1992年4月19日） - 第212回（1993年4月18日）〕
作词：森雪之丞/作曲：清冈千穗/编曲：藤原いくろう/歌：YUKA
* 6.‘うわさのキッス’〔第291回（1995年3月19日放送分） - 第310回（1995年10月22日）〕
作词：工藤哲雄/作曲：都志见隆/编曲：白井良明/歌：TOKIO エンディングアニメが2パターン作られる。（2パターン目は第298回～第310
* 企画：石川泰平→清水贤治（フジテレビ）、片冈义朗（ASATSU）
* プロデューサー：清水贤治→和田实→铃木吉弘（フジテレビ）、片冈义朗→石川一彦→山崎立士→杉山豊（ASATSU）、若菜章夫（ぎゃろっぷ）、菅野てつ勇（スタッフ21）
* 脚本：雪室俊一、山田隆司、青岛利幸、并木敏、山崎忠昭
* 总作画监督：丹内司、小林一幸、渡边はじめ、时永宣幸、山内升寿郎
* 美术监督：小林七郎→柴田聪
* 美术设定：片山正、嵨田昭夫、白石诚、柴田聪、小坂部直子
* 背景：小林プロダクション・スタジオカノン（终盘から）
* 仕上：仙台ぎゃろっぷ（初代）、トイハウス（初代）、スタジオキリー→同友动画
* 撮影监督：杉村重郎（一时期は清水泰宏）→枝光弘明
* 撮影・アニメーション制作：ぎゃろっぷ
* フィルム：EASTMAN→FUJI FILM→コダック カラーフィルム
* 音响监督：小松亘弘
* 音乐：菊池俊辅
* 监督：葛冈博→早川启二
* 特殊效果：吉野记通→完甘幸隆
* 编集：挂须秀一、和田至亮→关一彦、伊藤裕（292话～）
* 现像：IMAGICA
* 录音：タバック（藏本贞司）
* タイトル：マキ・プロ
* 制作担当：若菜三树雄（初期のみ）
* 连络デスク：安达英男（初期のみ）
* 企画协力：スタッフ21
* 音响制作：青二企画
* 音响プロデューサー：黑田洋
* 音响效果：片冈阳三
* 选曲：宫下滋
* 广报：重冈由美子→名须川京子→川崎悦子→高桥正秀→小中ももこ→熊谷知子（フジテレビ）
* 制作：フジテレビ、ASATSU
