Un crochet ouvrant [ introduit une classe de caractères, et le crochet fermant ]la conclut. Le crochet fermant n'a pas de signification en lui-même. Si le crochet fermant est nécessaire à l'intérieur d'une classe de caractères, il faut qu'il soit le premier caractère (après un ^ éventuel) ou protégé avec un antislash.
Une classe de caractères remplace un seul caractère dans la chaîne sujet, à moins que le premier caractère de la classe soit un accent circonflexe ^, qui représente une négation : le caractère ne doit pas se trouver dans la classe. Si ^ est nécessaire dans la classe, il suffit qu'il ne soit pas le premier caractère, ou bien qu'il soit protégé par un antislash.
Par exemple, le caractère [aeiou] remplace n'importe quelle voyelle minuscule, tandis que [^aeiou] remplace n'importe quelle caractère qui n'est pas une voyelle minuscule. ^ est une notation pratique pour spécifier des caractères qui sont dans une classe, en ne citant que ceux qui n'y sont pas. Le comportement est inchangé.
Avec l'option d'insensibilité à la casse, toutes les lettres d'une classe de caractères représentent en même temps la majuscule et la minuscule. Par exemple, [aeiou] représentera "A" ou "a", et [^aeiou] n'acceptera pas "A", tandis que sans l'option, elle l'accepterait.
Le caractère de nouvelle ligne n'est pas traité de manière spéciale dans les classes de caractères, quelque soit l'option PCRE_DOTALL ou PCRE_MULTILINE. Une classe telle que [^a] acceptera toujours une nouvelle ligne.
Le signe moins (-) est utilisé pour spécifier un intervalle de caractères, dans une classe. Par exemple, [d-m] remplace toutes les lettres entre d et m inclus. Si le caractère moins est requis dans une classe, il faut le protéger avec un antislash, ou le faire apparaître à une position où il ne pourra pas être interprété comme une indication d'intervalle, c'est-à-dire au début ou à la fin de la classe.
Il n'est pas possible d'avoir le caractère crochet fermant "]" comme fin d'intervalle. Un masque tel que [W-]46] est compris comme la classe de caractères contenant deux caractères ("W" et "-") suivie de la chaîne littérale "46]", ce qui fait qu'il va accepter "W46]" ou "-46]". Cependant, si "]" est protégé avec un antislash, le masque [W-\]46] est interprété comme une classe d'un seul caractère, contenant un intervalle de caractères. La valeur octale ou hexadécimale de "]" peut aussi être utilisée pour déterminer les limites de l'intervalle.
Les intervalles travaillent sur des séquences ASCII. Ils peuvent aussi être précisés avec des valeurs numériques : par exemple "[\000-\037]". Si cet intervalle inclut des lettres utilisées avec une option d'insensibilité de casse, les majuscules ou minuscules correspondantes seront aussi incluses. Par exemple, "[W-c]" est équivalent à "[][\^_`wxyzabc]", avec l'option d'insensibilité de casse. Si la table locale de caractères est "fr", "[\xc8-\xcb]" correspond aux caractères accentués.
Les types de caractères \d, \D, \S, \s, \w, \W peuvent aussi intervenir dans les classes de caractères. Par exemple, "[][\^_`wxyzabc][\dABCDEF]" acceptera n'importe quel caractère hexadécimal. Un accent circonflexe peut aussi être utilisé pour spécifier adroitement des ensembles de caractères plus restrictifs : par exemple [^\W_] accepte toutes les lettres et les chiffres, mais pas les soulignés.
Tous les caractères non alphanumériques autres que \, -, ^ (placés en début de chaîne) et ] n'ont pas de signification particulière, mais ils ne perdront rien à être protégés. Le délimiteur de motif est toujours spécial, et doit être protégé lorsqu'il est utilisé à l'intérieur d'une expression.
Perl supporte la notation POSIX pour les classes de caractères. Elles utilisent des noms entourés par [: et :]. PCRE supporte également cette notation. Par exemple, [01[:alpha:]%] trouve "0", "1", toute lettre, ou encore le caractère "%". Les noms de classe supportés sont :
| alnum | lettres et chiffres |
| alpha | lettres |
| ascii | codes caractères 0 - 127 |
| blank | espace ou tabulation uniquement |
| cntrl | caractères de contrôle |
| digit | chiffres décimales (identique à \d) |
| graph | caractères d'impression, excluant les espaces |
| lower | lettres en minuscule |
| caractères d'impression, incluant les espaces | |
| punct | caractères d'impression, excluant les lettres et les chiffres |
| space | espace blanc (par tout à fait identique à \s) |
| upper | lettres en majuscule |
| word | caractères composant un mot (identique à \w) |
| xdigit | chiffres hexadécimaux |
La classe word est une extension Perl, et blank est une extension GNU de Perl 5.8. La négation est une autre extension Perl ; elle est indiquée par le caractère ^ après un double-point. Par exemple, [12[:^digit:]] trouve "1", "2", mais aussi tout caractère qui n'est pas un chiffre.
En mode UTF-8, les caractères dont les valeurs sont supérieures à 128 ne seront trouvés par aucune des classes de caractères POSIX.