Andrés Hurtado:Es el protagonista de la obra, y es también el que hace el papel de Pío Baroja en la obra. Su familia era de ideas derechistas, contrarias a las suyas. Era un joven inquieto y ávido de aprender cualquier cosa, sobre todo medicina (su carrera). Este ímpetu de aprendizaje le levaba a plantearse cuestiones filosóficas que discutía con su tío Iturrioz, estas preguntas eran sobre todo existencial, las cuales se plante más que nunca a partir de la muerte de su hermano Luisito. Estas inquietudes vitales terminan con su muerte. El fallecimiento de su esposa poco después de dar a luz un niño que nace muerto le sume en una profunda depresión que no puede aguantar y termina suicidándose.Doctor Iturrioz: Es el tío de Andrés y otro de los protagonistas de la novela. Este personaje se convertirá en el mejor amigo, junto a Lulú, de Andrés Hurtado. Con él discute todo lo cuestionable que se le pasa por la cabeza. Es él quien, junto a otro médico, le ve en su lecho de muerte después de que Andrés se haya suicidado.Julio Aracil:Amigo íntimo de Andrés, compañero desde antes de la carrera y más tarde de trabajo. Aunque su forma de vida no concordaba con los ideales de Andrés Hurtado, eran buenos amigos Lulú:Se la podría considerar la tercera protagonista de la obra. Al principio aparece como alguien poco significativo para Andrés, simpática pero fea, pero poco a poco se va dando cuenta de que es la mujer a quien ama, tal es así que Lulú termina representando para Andrés el culmen de mujer inteligente y bella. Llegó a amarla hasta el punto de no soportar su muerte.Montaner: Compañero de carrera de Julio Aracil y de Andrés Hurtado, con este último mantenía discusiones de todo tipo. Al principio estas discusiones eran muy tensas y Aracil hacia de árbitro e intermediario entre los dos compañeros. Montaner era derechista, aristócrata, monárquico y creía en las clases sociales. Paradójicamente acabó siendo pobre y pidiendo un puesto de trabajo a Aracil.
Margarita: La hermana real de Baroja (Carmen) se convierte en este personaje. Es una mujer resignada a los valores sociales de la época y acostumbrada a vivir en el seno de una familia costumbrista y de derechas.D. Pedro Hurtado:Padre de Andrés, hombre totalmente contrario a las ideas de este, de costumbres e ideas derechistas y que demostraba (y sentía) muy poco afecto por Andrés.Dorotea:Representa para Andrés (y en la obra) el amor carnal, toda la lujuria desenfrenada de una pasional explosión de amor por una noche.Dña. Leonarda: Madre de Lulú representa la mujer madura de la época de Andrés. Volcada a la religión y a los valores tradicionales que la sociedad había impuesto anteriormente.Niní:Hija de Dña. Leonarda y hermana de Lulú. Julio Aracil mantiene una relación con ella, aunque sus intenciones no son buenas, pues piensa abandonarla.Antonio Casares: Periodista amigo de Julio. Un personaje prepotente y con ciertos aires de Don Juan. Interviene en el conflicto que Andrés sufre con el director de El Masón Ilustrado.Doña Virginia: Personaje con cierto parecido a la Celestina. Se gana la vida acogiendo a embarazadas desvalidas, a las que luego utiliza.Villasús: Artista mediocre. Tiene dos hijas: Pura, que tenía un hijo con un sainetero estúpido, y Ernestina, que mantiene una relación con un revendedor.La Venancia: Mujer mayor que representa, en cierta parte, el conformismo de la sociedad. Trabaja para mantener a su hija, una borracha, y a su yerno, un holgazán cobarde.Manolo el Chafandín: yerno de la Venancia. En una de las frecuentes discusiones que mantiene su mujer con su suegra, interviene Lulú, que insulta a ambos. Más tarde, esto provoca una trifulca en casa de ella. Andrés, al defenderla, queda como un héroe.Don Martín: Tío de Vitorio (amigo de Aracil y Hurtado). Posee dos tiendas, además de una casa propia. Cree que la sociedad le debe atenciones, las cuales le son negadas.
El árbol de la ciencia nos cuenta la vida de un estudiante de medicina madrileño (Andrés Hurtado), al cual le van ocurriendo sucesos a lo largo de su vida. Él protagonista de la obra es un personaje poco social y muy crítico con sus compañeros y familiares, puesto que describe a cada cual de manera soez. Primeramente el autor hace una descripción del lugar donde vive (Madrid) y de su familia y compañeros de estudios. Posteriormente va desarrollando su vida estudiantil, en la que encuentra muchos amigo y en general conoce a mucha gente distinta. Sobre todo se hace amigo de Aracil y de Montaner dos de los que serán muy importantes en su vida. A partir de uno de estos amigos, Andrés conoce a Lulú y a su familia, muchacha que posteriormente será su mujer.Acabada su carrera de medicina, Hurtado va en busca de trabajo a un pueblo situado entre Castilla y Andalucía, (Alcolea del Campo). Allí ejercerá el oficio de médico, pero de médico secundario puesto que existía un médico allí que era el que acaparaba todas las expectativas y era en el que realmente la gente confiaba. Pero poco a poco se fue haciendo importante y logró tener clientela, en dicho pueblo le sucedieron varias anécdotas de la que cabe destacar la muerte de su hermano Luisito, por la que Andrés sufrió mucho. También allí en el pueblo sufrió una anécdota en la que tuvo que casi hacer de inspector y muchas más experiencias.Pero nuestro protagonista no era un hombre muy amigable y se reservaba cosas para sí mismo y regresó a Madrid a buscar trabajo allí. Antes de buscarlo, se pasó por casa de su tío Iturrioz para contarle su experiencia en el pueblo. Poco después se puso manos a la obra y se puso a trabajar en Madrid. Pronto volvió a encontrarse con sus viejos amigos e incluso con Lulú a la que poco a poco fue conociendo mejor hasta llegar al punto de que se gustaron y se casaron. Pasado un tiempo, aunque Andrés estaba dudoso del hecho de tener descendencia, puesto que lo debate con su tío Iturrioz, finalmente se decide a tenerla. Pero fatal hecho fue el que el niño naciese muerto y su mujer muriese días después a causa del parto, y momentos más tarde también muere nuestro protagonista, el cual, como dijo su tío Iturrioz, murió porque se sentía sin fuerzas, puesto que quiso mucho a su mujer.