– Robin Williams als Rodney Copperbottom, ein optimistischer junger Roboter, der davon träumt, Erfinder zu werden.
– Ewan McGregor als Fender Pinwheeler, Rodneys bester Freund und erfahrener Mechaniker.
- Halle Berry als Cappy, die schöne und beliebte Roboterfreundin von Rodneys Idol Bigweld.
– Mel Brooks als Bigweld, der ältere und exzentrische Gründer von Bigweld Industries, dem größten Robotikunternehmen in Robot City.
- Greg Kinnear als Ratchet, der grausame und rücksichtslose CEO von Bigweld Industries, der plant, die Welt zu erobern.
– Amanda Bynes als Piper Pinwheeler, Fenders jüngere Schwester und talentierte Sängerin.
– Drew Carey als Crank Casey, ein Robotermechaniker und Rodneys Mentor.
- Jennifer Coolidge als Tante Fanny, Rodneys exzentrische Tante und Besitzerin eines Souvenirladens.
– Stanley Tucci als Herb Copperbottom, Rodneys liebevoller, aber überfürsorglicher Vater.
– Dianne Wiest als Lydia Copperbottom, Rodneys fürsorgliche und unterstützende Mutter.
- Chris Wedge als Bigwelds Roboter-Butler, Mr. Gasket.