- Robin Williams som Rodney Copperbottom, en optimistisk ung robot som drömmer om att bli en uppfinnare.
– Ewan McGregor som Fender Pinwheeler, Rodneys bästa vän och en skicklig mekaniker.
- Halle Berry som Cappy, den vackra och populära robotflickvännen till Rodneys idol, Bigweld.
- Mel Brooks som Bigweld, den äldre och excentriske grundaren av Bigweld Industries, det största robotföretaget i Robot City.
– Greg Kinnear som Ratchet, den grymma och hänsynslösa vd:n för Bigweld Industries som planerar att ta över världen.
– Amanda Bynes som Piper Pinwheeler, Fenders yngre syster och en begåvad sångerska.
- Drew Carey som Crank Casey, en robotreparatör och Rodneys mentor.
– Jennifer Coolidge som moster Fanny, Rodneys excentriska faster och ägare till en souvenirbutik.
- Stanley Tucci som Herb Copperbottom, Rodneys kärleksfulla men överbeskyddande far.
- Dianne Wiest som Lydia Copperbottom, Rodneys omtänksamma och stödjande mamma.
- Chris Wedge som Bigwelds robotbutler, Mr Gasket.