Центральные персонажи трилогии — в отличие от многих исторических драм романтиков (например, «Эрнани» В. Гюго и др.), в отличие от романа самого Толстого «Князь Серебряный» — лица исторические. Это Иван Грозный, Федор и Борис Годунов. Наиболее оригинальным из них является Федор. Если образы Ивана и Бориса в основном восходят к Карамзину, то, создавая образ Федора, Толстой ни в малейшей степени не опирался на автора «Истории Государства Российского». Толстой дает понять это своему читателю в «Проекте постановки» трагедии. Говоря о том, что он хотел изобразить Федора «не просто слабодушным, кротким постником, но человеком, наделенным от природы самыми высокими душевными качествами, при недостаточной остроте ума и совершенном отсутствии воли», что в «характере Федора есть как бы два человека, из коих один слаб, ограничен, иногда даже смешон; другой же, напротив, велик своим смирением и почтенен своей нравственной высотой», Толстой явно полемизирует не только с современной ему критикой, но и с мнением Карамзина об этом «жалком венценосце». Герой Толстого не является также повторением того иконописного лика, который мы находим в ряде древнерусских сказаний и повестей о Смутном времени.
Глубокая человечность отличает весь образ Федора, и это сделало его благодарным материалом для ряда выдающихся русских артистов — И. М. Москвина, П. Н. Орленева, С. Л. Кузнецова, Н. П. Хмелева. Оценивая пьесу как «художественный перл», «жемчужину нашей драматургии», резко выделяющуюся на фоне ничтожного репертуара конца XIX века, В.Г.Короленко заметил в связи с постановкой театра Суворина: «Характер Федора выдержан превосходно, и трагизм этого положения взят глубоко и с подкупающей задушевностию». Есть, без сомнения, нечто близкое между образом Федора и главным героем романа Достоевского «Идиот». Это особенно интересно, поскольку произведения были задуманы и написаны одновременно («Царь Федор Иоаннович» несколько раньше), и вопрос о воздействии образа князя Мышкина на героя трагедии Толстого тем самым отпадает. Когда П. Н. Орленеву скоро после его исключительного успеха в роли Федора принесли инсценировку «Идиота», он решительно отказался играть: «боялся повторить в князе Мышкине царя Федора — так много общего у них».
В отличие от многих своих предшественников в области русской исторической драмы Толстому несвойственно прямолинейное распределение героев на злых и добрых. В его «злых» есть свои положительные качества (Борис), а в «добрых» — свои слабые стороны (Федор, Шуйский). «В искусстве бояться выставлять недостатки любимых нами лиц — не значит оказывать им услугу, — писал Толстой. — Оно, с одной стороны, предполагает мало доверия к их качествам; с другой — приводит к созданию безукоризненных и безличных существ, в которые никто не верит». И в ряде мест трагедии Толстой не боится вызвать у читателей и зрителей улыбку, выставив глубоко симпатичного ему Федора в комическом свете, сообщив ему смешные бытовые черты, делающие его облик земным и человеческим.
