Hauptcharaktere:
* Lightning McQueen: Ein übermütiger, roter Rennwagen, der im Laufe der Serie Demut und Freundschaft lernt.
* Mater: Ein rostiger, gutmütiger Abschleppwagen, der Lightnings bester Freund ist. Er ist bekannt für seine urkomischen Missgeschicke und seinen südländischen Stil.
* Sally Carrera: Ein eleganter, blauer Porsche, der ein Café in Radiator Springs besitzt und Lightnings Liebesinteresse ist.
* Doc Hudson: Ein weiser und angesehener alter Hudson Hornet, der ein ehemaliger Meisterrennfahrer ist. Er ist Mentor von Lightning und wird für ihn zu einer Vaterfigur.
Andere wichtige Charaktere:
* Ramone: Ein cooler, lilafarbener Customizer, der Lightning eine neue Lackierung verpasst.
* Luigi: Ein nervöser Reifenverkäufer mit italienischem Akzent, der mit Guido befreundet ist.
* Guido: Ein fleißiger Gabelstapler mit italienischem Akzent, der Luigi in der Reifenwerkstatt hilft.
* Sheriff: Ein strenger, blauer Pickup, der für den Frieden in Radiator Springs sorgt.
* Flo: Ein frecher, rosa Abschleppwagen, der die Tankstelle betreibt.
* Fillmore: Ein Hippie-ähnlicher Volkswagen-Bus, der eine natürliche Tankstelle betreibt.
* Sarge: Ein Jeep aus der Zeit des Zweiten Weltkriegs, der ein Geschäft für militärische Restbestände besitzt.
* Mack: Ein großer, blauer Sattelschlepper, der Lightnings Transporter ist.
Antagonisten:
* Chick Hicks: Ein zynischer, gelber Rennfahrer, der Lightnings Rivale ist.
* Der König: Ein legendärer Rennfahrer, der Lightning zunächst feindlich gegenübersteht, sich aber schließlich mit ihm anfreundet.
* Professor Z: Ein schurkisches, zombifiziertes Auto, das in *Cars 2* die Welt erobern will.
Neue Charaktere in „Cars 3“:
* Jackson Storm: Ein schlanker Rennwagen der nächsten Generation, der Lightnings neuer Rivale ist.
* Cruz Ramirez: Ein talentierter, junger Rennwagen, der Lightnings Trainer wird.
Diese Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, da es im Cars-Universum viele weitere Nebencharaktere und wiederkehrende Charaktere gibt.