- Robin Williams jako Rodney Copperbottom, optymistyczny młody robot, który marzy o zostaniu wynalazcą.
- Ewan McGregor jako Fender Pinwheeler, najlepszy przyjaciel Rodneya i utalentowany mechanik.
- Halle Berry jako Cappy, piękna i popularna dziewczyna-robot idola Rodneya, Bigwelda.
- Mel Brooks jako Bigweld, starszy i ekscentryczny założyciel Bigweld Industries, największej korporacji robotyki w Robot City.
- Greg Kinnear jako Ratchet, okrutny i bezwzględny dyrektor generalny Bigweld Industries, który planuje przejąć władzę nad światem.
- Amanda Bynes jako Piper Pinwheeler, młodsza siostra Fendera i utalentowana piosenkarka.
- Drew Carey jako Crank Casey, mechanik robotów i mentor Rodneya.
- Jennifer Coolidge jako ciocia Fanny, ekscentryczna ciotka Rodneya i właścicielka sklepu z pamiątkami.
- Stanley Tucci jako Herb Copperbottom, kochający, ale nadopiekuńczy ojciec Rodneya.
- Dianne Wiest jako Lydia Copperbottom, troskliwa i wspierająca matka Rodneya.
- Chris Wedge jako kamerdyner-robot Bigwelda, pan Gasket.