I personaggi principali di Cuore sono i compagni di classe di Enrico: Garrone, forte, buono e generoso sempre pronto a difendere i più deboli anche prendendosi colpe non sue; Coretti, sempre allegro e infaticabile; Garoffi, sempre impegnato a trafficare oggetti; Coraci, il ragazzo calabrese; il Muratorino, sempre infagottato nelle giacche sproporzionate del padre; Nobis, ricco, elegante e superbo; Stardi, che supplisce con la volontà alla poca intelligenza; Nelli, il timido gobbo; Derossi, figlio di signori che eccelle in tutto; Franti, il cattivo, dal sorriso sarcastico che però De Amicis considera tra i migliori. Altri personaggi fondamentali del libro sono i genitori di Enrico che, per lettera, danno insegnamenti morali al figlio, la Maestrina dalla penna rossa e il Maestro Perboni, austero e provato dal dolore, ma buono e comprensivo.