Центральна героїня твору жвава, життєрадісна, наділена привабливою зовнішністю. Змальовуючи її портрет («худенька дівчинка в червоній картатій сукні, з волоссям, заплетеним у дві товсті коси... гарне личко у ластовинні виглядало з-під солом'яного капелюшка»), письменниця зосереджує увагу читачів на блакитних очах Полліанни, підкреслюючи чистоту її душі, замріяність і віру в людей.
Поступово сюжет твору розширюється, ускладнюється, з’являється багато інших персонажів, які отримують глибокі характеристики. У книжці подано різноманітні описи, авторські коментарі й оцінки. Полліанна говорить у творі найбільше, порівняно з іншими персонажами, які не так щиро й відкрито висловлюють свої почуття і думки. Але головна героїня залучає до «гри в радість» усіх мешканців містечка. Саме завдяки їй змінюється життя інваліда місіс Сноу, котра, не маючи змоги самостійно пересуватися (її вразив параліч ніг), знаходить своє покликання у плетенні різноманітних речей, які приносять користь малюкам і дорослим. Відчутних змін зазнає і життєва доля найбагатшої людини містечка - містера Джона Пендлтона, котрий у свої майже шістдесят років після зустрічі з Полліанною уперше відчув різницю між такими поняттями, як «будинок» і «домівка». Зрозумівши, що справжня домівка «неможлива без руки й серця жінки або присутності дитини», він всиновлює однолітка Полліанни - Джиммі Біна, заповідає йому все своє майно. Вплив Полліанни відчуває і служниця Ненсі, котра навчилася радіти як дрібницям, так і важливим моментам у повсякденному житті, тобто сприймати життя у всій його повноті та багатоманітності. Радісне сприйняття світу, яке несе в собі Полліанна, змінює погляди й життєві позиції різних людей. Уміння бачити в усьому кращі сторони життя відкрило серце багатьом людям.
Тітка Поллі також змінюється під впливом небоги, але цей процес відбувається складно. Міс Поллі не може пробачити пастору Джону Віттієру, батьку Полліанни, який всупереч волі сім’ї одружився зі старшою сестрою Поллі - Дженні, забравши її далеко на Захід, де родина бідувала двадцять п’ять років. Міс Поллі відзначається суворістю характеру і посиленим почуттям обов’язку, що виключало такі поняття, як «радість», «любов», «милосердя». Лише з почуття обов’язку вона приймає до себе небогу, але не може приховати відверту неприязнь до дівчинки.
Проте Полліанна своєю відкритістю, душевністю, радісним світовідчуттям змінює не тільки настрій тітки, а й її характер, спонукає жінку відкрити в собі найкращі людські якості. І тільки змінившись, міс Поллі може досягти свого щастя разом із лікарем Чілтоном. Вона звільняється від усього лихого, жорстокого у своїй душі, і це відкриває їй новий шлях. Так само й інші персонажі роману, котрі змінюються, знаходять своє щастя, любов, родинний затишок. Отже, Елеанор Портер стверджує, що людина може сама змінювати своє життя на краще, тільки для цього вона повинна внутрішньо мінятися, наповнювати своє серце добром і турботою, виявляти любов і милосердя до ближніх.
Усі характери персонажів роману показані в розвитку. Письменниця відтворює зміни в їхньому житті і в їхніх душах, навіть у їхній зовнішності. Тому портрети героїв твору є змінними, міняється також їхня мова, що засвідчує внутрішні зміни персонажів.
