Kagami Yagami ist eine der Hauptfiguren des Animes und fällt sofort durch ihre ständig schläfrige Art auf. Sie ist ein sechzehnjähriges Highschool-Mädchen mit einer schlanken Statur, schwarzem Haar in einem präzisen Schnitt und großen roten Augen, die aufgrund ständiger Schläfrigkeit oft halb geschlossen wirken. Ihre charakteristische Handlung ist ein Gähnen, begleitet von dem leisen Geräusch „funyaa~“, und ihre Sprechweise endet oft mit einem höflichen, aber distanzierten „ist es“. Trotz ihrer trägen Erscheinung ist sie eine fürsorgliche Person, die ein breites Spektrum menschlicher Emotionen erleben kann, darunter Freude, Traurigkeit und später Eifersucht.

Ihre wahre Natur ist alles andere als gewöhnlich. Kagami ist die zweitälteste der drei Yagami-Schwestern, aber sie ist keine konventionelle Göttin wie sie. Sie ist ein spiritueller Roboter, ein göttliches Konstrukt, dessen Körper, obwohl menschlich erscheinend, vollständig mechanisch ist. Ihre Ursprünge liegen in einem Stück des Körpers ihrer älteren Schwester Tsurugi Yagami, das abgetrennt wurde, nachdem es von einem Feind verflucht worden war. Dieses weggeworfene Fleisch wurde von einer geheimen Organisation namens Arahaba-ki geborgen, die es in eine Roboterwaffe verwandelte. Bevor ihr Selbstbewusstsein vollständig entwickelt war, wurde sie von Tsurugi gerettet, die sie dann sowohl als Schwester als auch als Tochter aufzog und ihr die Familie gab, die ihr fehlte.

Als Wesen, das aus einer Göttin erschaffen und mit Technologie verbessert wurde, besitzt Kagami beeindruckende Kampffähigkeiten. Ihr Körper ist ein Arsenal versteckter Waffen, spiritueller Vorrichtungen und Raketen. Sie kann mechanische Flügel aus ihrem Rücken manifestieren, um zu fliegen, und beherbergt den mächtigen Geist des Flammenkaisers in sich, der ihr die Kontrolle über intensive Feuerfähigkeiten verleiht. Trotz ihrer immensen Macht, von der gesagt wird, dass sie der einer militärischen Streitmacht ebenbürtig ist oder diese übertrifft, wird ihr göttlicher Status als niedriger angesehen als der ihrer Schwestern Tsurugi und Tama. Sie zeigt auch sehr menschliche Züge; sie isst gerne, macht ein Nickerchen, wann immer möglich, und ist die Hauptköchin im Yagami-Haushalt.

Die bedeutendste Beziehung in Kagamis Leben ist die zum Protagonisten Sasami Tsukuyomi. Ihre Bindung begann unbeholfen, aber Kagami wurde Sasanis erste und wichtigste Freundin, nachdem Sasami aus ihrer Zurückgezogenheit hervorkam. Sasami drückt oft tiefe Zuneigung für Kagami aus, scherzt sogar darüber, sie zu heiraten, und ihre Verbindung ist so stark, dass ihre Klassenkameraden sie als mehr als nur Freunde wahrnehmen. Kagami wiederum betrachtet Sasami als jemanden, der unglaublich besonders ist. Ihr persönliches Wachstum ist eng mit dieser Freundschaft verbunden; sie kämpft darum, ihre eigenen Emotionen zu verstehen, wie zum Beispiel, wenn sie Eifersucht empfindet und glaubt, sie sei „kaputt“, nachdem Sasami sich mit einem anderen Mädchen, Jou Edogawa, anfreundet. Sasami versichert ihr, dass diese Eifersucht ein sehr menschliches Gefühl ist, und unterstreicht damit Kagamis Reise von einer fast emotionslosen Puppe zu einer Person mit einem echten Herzen. Neben ihren engen familiären Bindungen zu Tsurugi und ihrer jüngeren Schwester Tama ist ihre Beziehung zu Sasami der Eckpfeiler ihrer Entwicklung und hilft ihr zu erkunden, was es wirklich bedeutet, ein Freund und ein Mensch zu sein.