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En el fondo del océano Pacífico, en la ciudad submarina de Fondo de Bikini, vive el protagonista, una esponja marina rectangular y de color amarillo, llamado Bob Esponja Pantalones Cuadrados. La casa de Bob es una piña, donde vive con su mascota caracol Gary. Bob Esponja adora su trabajo como cocinero en el restaurante El Krustáceo Krujiente y posee la habilidad de meterse en todo tipo de problemas sin quererlo. Cuando no está poniéndole los nervios de punta a Calamardo Tentáculos, su vecino calamar (irónicamente), Bob se mete en un montón de caos y experiencias raras con sus dos mejores amigos: el amigable pero tonto Patricio Estrella, una estrella de mar rosada y obesa; y Arenita Mejillas, una ardilla inteligente, fuerte pero un poco presumida, que vive en el fondo marino en su casa, un domo de poliuretano bajo el mar. Arenita sale del domo con un traje parecido al de los astronautas, para tener aire bajo el agua.

Personajes principales:

Bob Esponja

Bob Esponja Pantalones Cuadrados (Tom Kenny) es el protagonista de la serie. Él es una esponja marina optimista, graciosa, y enérgica que físicamente se parece a una esponja artificial, como una de cocina y vive en una casa con forma de piña. A menudo se muestra en la serie en su trabajo en el Crustáceo Cascarudo como cocinero. Las aficiones de Bob Esponja en la serie incluyen la práctica de karate con Arenita, la captura de medusas y soplar burbujas. Asiste a la Escuela de Navegación de la Sra. Puff, pero nunca ha pasado la clase de manejo y su falta de su licencia de conducir sirve como un gag en toda la serie.
Bob Esponja fue originalmente llamado "SpongeBoy" por los creadores de la serie, pero más tarde fue cambiado debido a problemas de marca. Verde y púrpura eran las opciones de color a principios del personaje antes de su color amarillo clásico fuera elegido.Su aficción favorita es cocinar cangreburgers.

Patricio

Patricio Estrella (Bill Fagerbakke) Es una estrella de mar rosa, perezoso, con sobrepeso, y es el mejor amigo de Bob Esponja. Vive debajo de una roca y su rasgo más destacado es su escasa capacidad de concentración, y su poca inteligencia que a veces llega a ser muy estúpido. Representado como una influencia negativa en Bob Esponja, que fomenta las actividades peligrosas y estúpidas, en muchas ocasiones sus actividades le ocasionan giro a alguna trama. Aunque normalmente es desempleado en todo el transcurso de la serie, Patricio tiene varios trabajos a corto plazo como la trama de cada episodio requiere. Patricio se ha referido tanto a estrella de mar y estrellas de mar en toda la serie, por lo que es inconcluso de su especie oficial. Además es muy bobo pero a la vez gracioso

Calamardo

Calamardo Tentáculos (Rodger Bumpass) Es un decadente vecino cefalópodo de Bob Esponja y Patricio. Calamardo se ha referido como un calamar por el creador de la serie. Vive en una casa con forma de un Moai de Isla de Pascua. Trabaja como cajero en el Crustáceo Cascarudo, un trabajo que no le gusta. Bob Esponja y Patricio lo consideran su amigo, aunque él los odia. Su sueño es ser un excelente músico, clarinetista, o pintor. Una de las frases que muchas veces ha repetido Calamardo es "Dejen de hacer ruidooooooo!"

Don Cangrejo

Eugenio H. Cangrejo (Clancy Brown) Es un cangrejo muy codicioso y egoísta con el dinero que gana (a veces incluso hasta el punto de la locura). Él es el dueño del Crustáceo Crugiente, así como empresario y jefe de Bob Esponja y Calamardo. El egoísmo y codicia de Don Cangrejo es tan extremo que antropomorfiza dinero, y actúa con poco respeto hacia otras personas cuando se enfrentan a perder dinero. Él tiene una hija adolescente llamada Perla (Lori Alan), a pesar de que es una ballena y no ha habido ninguna pista si Don Cangrejo tiene una esposa.

Arenita

Arenita Mejillas (Caroline Lawrence) Es una ardilla que es otra de los mejores amigos de Bob Esponja. Ella es la única de la serie que es mamifera y posee cualidades y características terrestres, por lo que es una ardilla y vive en un domo bajo el agua que contiene un gran roble. Ella es una científica y le gusta la ciencia, practica karate con Bob Esponja de vez en cuando, y disfruta de los deportes extremos. Es originaria del estado de Texas, de EE.UU.
La naturaleza de la relación de Arenita con Bob Esponja es un tanto ambigua. Bob Esponja le ha traído flores en varias ocasiones, entre otras cosas. En un clip de Festival de Cortes de Bob Esponja, Bob Esponja dejó a Arenita una carta (con un ramo de flores), que la llamó la "la ardilla más bonita y lista de Fondo de Bikini". Fue en el Día de sorprender a Arenita. En Atrapados en el Congelador, Arenita, y Bob Esponja se casaron en una obra de teatro. Es muy sosa

Gary

Gary (Tom Kenny) Es el caracol de mar mascota de Bob Esponja. Dentro de la serie, los caracoles son análogos a los gatos, por lo que Gary casi siempre vocaliza como un felino. A pesar de esto, otros personajes se puede entender y comunicarse con él. Representado como un personaje sensato, Gary veces sirve como una voz de la razón de Bob Esponja, y resuelve los problemas que su propietario no puede.

Plankton

Sheldon J. Plankton (Doug Lawrence) es un copépodo plancton verde. Originalmente, este personaje fue diseñado como un villano plano recurrente que ocasionalmente irrumpiría en la rutina para crear algunas situaciones caóticas, pero la popularidad de Plankton le ha asegurado un puesto fijo en el elenco de personajes habituales de la serie. Él es el rival de Don Cangrejo. Es propietario del Balde de Carnada. Su objetivo principal en la serie es robar la receta secreta de la Cangreburguer y arruinarle el restaurante a su rival, e incluso desea algún día dominar el mar. Don Cangrejo y Plankton fueron una vez amigos, pero una disputa sobre la receta de la Cangreburguer terminó su amistad.
Su rol en casi la mayoría de los episodios (especialmente en los primeros capítulos) se limitaba simplemente a hacer de villano, es decir, a irrumpir en la vida del Crustáceo Cascarudo de la serie y causar algún problema, como tema de algún episodio. Posiblemente, Plankton alcanza la cumbre de su malignidad en la película, dónde quiso poner en acción su último plan, robarle la corona al Rey Neptuno y llevarla a Ciudad Almeja, robar la receta Cangreburguer y finalmente gobernar todo Fondo de Bikini (transformándola en "PLanktopolis"), mientras que todos fuesen sus esclavos. Otros episodios han querido mostrar la vertiente más humilde de Plankton, en algunos episodios incluso se une a Bob Esponja y a los demás, como en el episodio "La Banda de Tontos", donde practica adentro de la banda de Calamardo junto a los demás personajes. Pero como siempre, siempre recupera su status quo y normalmente sin aprender ninguna lección o moraleja.