本作のメインヒロイン。北高1年5組（第9巻『分裂』より2年5組）の女子生徒であり、SOS団団長。身長158cm。
キョンと同じクラスで、キョンのすぐ後ろの席に座る。（何回席替えをしても、ハルヒの能力のためか位置関係は不変である）
入学当初は腰まで伸びるストレートヘアで曜日ごとに髪形を変えていたが、キョンにそのことを指摘されて以降は
肩にかかる程度の長さで揃えている。黄色いリボン付きカチューシャがトレードマークで、小学校時代から愛用している。
黒髪黒目の美少女で、プロポーションはキョン曰く「スレンダーだが、出るとこは出ている」。
学業の成績は学年上位に位置しており、身体能力も高く入学当初はどの運動部からも熱心に勧誘されていたほど。
また料理、楽器演奏、歌唱など多彩な才能を持っており、キョン曰く「性格以外は欠点は無い」。
その性格は唯我独尊・傍若無人・猪突猛進かつ極端な負けず嫌いであり、「校内一の変人」としてその名は知れ渡っている。
感情の起伏が激しく、情緒不安定になりやすい。また、退屈を嫌っており、何か面白いことをいつも探している。
己の目的のためには手段を選ばず、時には恐喝や強奪まがいの行為に及ぶこともある。
"地"の性格が露呈する以前の東中時代は多くの男子に告白されて必ずOKしていたが、相手が「普通の人間」であることを理由にことごとく振っていた。
自分の都合のいい言葉しか耳に入らず、それ以外の言葉は聞き流す。
朝比奈みくるや
鶴屋さん、生徒会長など、年上の人物に対しても敬語を使わずタメ口でものを言う。
（初対面の者との挨拶などは、例外的に丁寧語を使う）
普段は自分勝手でエキセントリックな性格が目立つが、根底には常識的な感覚も持ち合わせており
宇宙人等の不思議な存在がいて欲しいと思う反面、そんなものはいるはずない
（少なくともそう簡単に見つかるはずがない）とも思っている矛盾した思考形態を持っている。
物語が進むにつれ人間的に成長したのか横暴さは僅かずつではあるが治まっていく。
また、長門が高熱で倒れたり、キョンが事故で3日間意識不明に陥った際には、必死に看病したり体調を気遣ったりするなど仲間思いの面も強く見せることも。
「恋愛感情は一時の気の迷いで精神病の一種」という持論を持つが、キョンの言動に極度に大きく機嫌が左右されたり
キョンの過去の恋愛をやけに気にしたりしている。
事実、劇中でキョンとみくるが同じペットボトルを使いまわす（間接キス）事を拒否するシーンなどがある。
実は「どんな非常識なことでも思ったことを実現させる」という、神にもなぞらえられるほどの力を持っており
そのため様々な組織が彼女に関心を抱いている。だが本人はその力に全く気付いておらず、無自覚の内にそれは具現化され
キョン達は毎度それに翻弄されている。その力のおよぶ範囲、期間等はハルヒの機嫌や望みの強さに影響されるため、法則性がない。
なお彼女の能力が際限なく発揮されたりせず、世界がいまだにバランスを保っている点について古泉は
「彼女自身が奇抜な言動に反し常識的な精神をしており、不可思議な物事を心のどこかで否定しているから」と推測している。
一方でみくるは、「ハルヒの力は『世界を変える』ものではなく、最初から起こることであった
『超自然的存在を無自覚に発見する能力』」としており、組織によって見解は異なる。
第1巻『憂鬱』時点からみて、3年前の中学1年の頃に何か（「情報の爆発」「時空の断裂」「超能力者の発生」を引き起こすようなこと）をしたらしいが、詳細は不明。
