Yo lírico
Es la voz de todo el poemario. En todos los poemas, incluyendo "La canción desesperada", el yo lírico se dirige a su amada o habla de ella (esta amada no es siempre la misma). Las emociones del yo lírico varían en cada poema de acuerdo a la relación con la mujer. Es apasionado al estar junto a su amada; sufre de celos cuando ella está lejos, de desesperación cuando siente que lo olvidó. Además, tiene una importante relación con la naturaleza. Tanto es así que para transmitir sus diferentes emociones utiliza símiles, metáforas y personificaciones provenientes del mundo natural.
La amada
Aunque en todos los poemas el yo lírico le habla a ella (o, excepcionalmente, de ella), la amada no es necesariamente una sola mujer. En ninguno de los poemas es llamada por su nombre, y sus características varían a lo largo del poemario. En algunos poemas es apasionada, mientras que en otros es absolutamente fría y distante. En algunos poemas es una mujer melancólica, mientras que en otros es alegre y vital. Podríamos pensar que se trata de la misma mujer descrita con distintos estados de ánimo, pero tampoco tiene una edad definida: en algún poema se dice que es joven como una niña, mientras que en otros se la describe como una mujer madura. Además, el mismo Neruda afirma que, al escribir el poemario, no se basó en una sola mujer, sino en diferentes amores de su adolescencia. Una sola característica unifica esta figura: todas están descritas en estrecha relación con la naturaleza.
Por todo esto se puede deducir que la figura de la amada es, en realidad, una combinación de distintas mujeres a las que el yo lírico les confiere su amor, así como sus sufrimientos, desde el principio hasta el final del poemario.