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O enredo de Omega acontece no futuro, 25 anos depois da guerra santa narrada no mangá original e sua adaptação para anime. A deusa Atena ainda está na Terra enfrentando o mal como vem fazendo há milênios. Atena e sua nova geração de cavaleiros se preparam para enfrentar um novo inimigo que surge nesta nova era, em que Seiya de Pégaso, o protagonista do mangá de Kurumada, é reverenciado como um cavaleiro lendário. Obra independente da continuidade de Kurumada, a série traz personagens novos ao universo fictício de Os Cavaleiros do Zodíaco, que fazem uso de elementos já estabelecidos na obra.Alguns deles, como as entidades divinas, já existem no mangá. Além delas, as Armaduras utilizadas pelos Cavaleiros mantém a ligação com constelações, mas são vistas em Ω com aparências muito diferentes das vistas na obra original.
Jovem com o destino de se tornar Cavaleiro de Pégaso da era futura. Na saga Next Dimension, Kouga é salvo por Seiya das mãos de Marte. Kouga é rebelde, porém misericordioso. Quando Atena é sequestrada por Marte, resolve se tornar cavaleiro para salvá-la. Ele conhece Seiya, que o ensina a importância da amizade. Não suporta o fato dos outros se arriscarem por ele e também nunca abandona seus companheiros. Ele comanda o elemento da luz. Seu nome significa Luz Canino em japonês.
Melhor amigo de Kouga e parceiro de batalhas, Soma é o Cavaleiro de Leão Menor. Dotado de uma personalidade alegre, Soma também é emotivo e perde a paciência com facilidade. Em seu encontro, derrota Kouga e ensina a ele um pouco sobre o cosmo e o uso dos elementos. Almeija se tornar forte pelo seus pais, principalmente pelo fato de seu pai ser o cavaleiro de prata Cruzeiro do Sul. Soma é derrotado por Kouga durante a batalha dos cavaleiros de palaestra em uma luta que ambos juraram que seriam amigos não importasse o resultado da luta.
Amazona da constelação de Águia. Em Saint Seiya Omega, a Armadura de Águia é da patente de Bronze. Yuna tem como objetivo ser uma Amazona poderosa, mas também quer viver a vida normal de uma mulher, uma impossibilidade para as servas de Atena. Teve uma batalha com Spear como um teste de aprovação, mas Yuna passa no teste apoiada por Kouga e fala que só seguiria seu coração. Possui a hábito de ir para o planetário da Palaestra. É revelado no episódio 10 ter algum sentimento por Kouga.
Ryuho é o Cavaleiro de Dragão e filho de Shiryu e Shunrei. Ele considera Kouga como seu próprio irmão. Atencioso por natureza, Ryuho sofre de saúde fraca. Calmo e polido, possui talento natural para se destacar como Cavaleiro, mas é limitado pelo seu estado físico. Testa Kouga num combate para saber de seus limites do elemento luz. Mesmo tendo derrotado, Ryuho conta a Kouga um pouco sobre o torneio Galáctico e também dos laços de amizade que existe entre Seiya e seu pai. Quer fazer algo por seu pai Shiryu que perdeu os 5 sentidos em batalha.
Haruto Fujiryu, descendente da família Fujiryu e da arte shinobi, Haruto é o Cavaleiro de Lobo desta era. Deseja se tornar um Cavaleiro forte. De personalidade calma, mistura as habilidades ninja de seus antepassados com o estilo de luta dos Cavaleiros. Acaba descobrindo da verdade que se encontrava na Palaestra e acaba sendo preso nas masmorras por Yonia. depois encontrado por Kouga eles conseguem escapar e se unem aos demias cavaleiros para salvar Aria de Marte e combater os cavaleiros de Ouro que juraram lealdade a Marte.
Um jovem enigmático e o Cavaleiro de Órion na era do futuro. Misterioso e distante, Eden acredita no domínio dos mais fortes e ignora os fracos. Em Saint Seiya Omega , a armadura de Órion pertence à patente de Bronze. Eden no inicio menospreza todos os seus adversários e se ve como o mais poderoso dos cavaleiros de bronze, mais tarde após o ataque de Marte a palaestra e se une a Kouga e os demais cavaleiros para lutar contra as forças de Marte e resgatar Athena.
Personagem principal da obra original de Kurumada, Seiya não é mais um Cavaleiro de Bronze e sim um Cavaleiro de Ouro lendário na continuidade de Saint Seiya Omega. Após defender Atena no passado de poderosos inimigos, Seiya continua sua missão com a Armadura de Sagitário depois de salvar Kouga ainda bebê, quando ainda era o Cavaleiro de Pégaso. Seiya agora é dito como uma grande lenda e inspiração para os novos cavaleiros que estão treinando em Palaestra.
Deusa grega da justiça e sabedoria, que sempre renasce quando o mal consome a Terra. Ela mantém a identidade civil de Saori Kido, que já possuía no século 20. Atena cuidou do órfão Kouga como se fosse mãe dele. Personagem original de Kurumada. Atena vira refém de Marte ao manifestar seu cosmo, que faz Kouga tentar salvá-la. Nesta série vemos uma atena mais experiente e pronta para enfrentar os inimigos que surgem, ao longo dos anos que se passaram ela ainda permanece na terra para proteger a humanidade das ameaças do Deus da guerra Marte.
O deus da guerra Marte , que foi selado por Seiya anos atrás, cuja ressurreição era iminente. toma como meta a construção de um mundo ideal e decide sequestrar Atena para alcançar seu objetivo. Ele veste a armadura poderosa conhecida como Galaxy, Ele corrompe alguns dos atuais cavaleiros de Ouro e coloca Aria como sendo uma falsa Atena a fim de enganar os cavaleiros e usar o seu cosmo do elemento da Luz para terminar a torre de babel que ele almeja constrruir para dominar o mundo.
A Toei descreve a obra como uma história original de anime, pois não é uma adaptação de enredos previamente publicados em mangás. Assim sendo, Saint Seiya Ω não faz parte da continuidade do mangá, mas sua história é influenciada por eventos e elementos da obra original. O autor original de Os Cavaleiros do Zodíaco não se envolveu com o processo criativo de Saint Seiya Ω, mas recebe crédito como o criador original do conceito da série.