- David Alan Grier - Mr. Squirt / Math Cowboy / Boxer Robot
- Newell Alexander - General Heckler (voice)
- Elle Fanning - Grace (voice)
- Dee Bradley Baker - Trashcan (voice)
- Moisés Arias - Zane (voice)
- Ryan Stiles - Mr. Moustachio/Burning Robot (voice)
- Nicholas Guest - French Waiter Robot (voice)
- Max Burkholder - Billy (voice)
- Victor Bonavida - Sam (voice)
- Steve Alterman - Press Secretary (voice)
- Rif Hutton - Metro City Sergeant (voice)
- Tony Matthews - Cora's Dad (voice)
- Earl A. Hibbert
- Osamu Tezuka
- Ken Tsumura
- John Ottman
Nicolas Cage hace el papel de Dr. Tenma (voice).
Madeline Carroll hace el papel de Widget (voice).
Freddie Highmore hace el papel de Astro Boy (voice).
Kristen Bell hace el papel de Cora (voice).
Donald Sutherland interpreta a General Stone (voice) en la película.
Bill Nighy interpreta a Dr. Elefun (voice) en la película.
Eugene Levy interpreta a Orrin (voice) en la película.
Sterling Beaumon interpreta a Sludge (voice) en la película.
Nathan Lane hace el papel de Ham Egg (voice).
Samuel L. Jackson hace el papel de Zog (voice).
Charlize Theron interpreta a Narrator en la película.
David Alan Grier interpreta a Mr. Squirt / Math Cowboy / Boxer Robot en la película.
Alan Tudyk interpreta a Mr. Squeegee / Scrapheap Head / Stinger Two en la película.
Newell Alexander interpreta a General Heckler (voice) en la película.
Elle Fanning interpreta a Grace (voice) en la película.
Dee Bradley Baker hace el papel de Trashcan (voice).
Moisés Arias interpreta a Zane (voice) en la película.
Ryan Stiles hace el papel de Mr. Moustachio/Burning Robot (voice).
Matt Lucas interpreta a Sparx (voice) en la película.
Sofia Bowers hace el papel de The Little Stinker (voice).
Tiffany Hillkurtz interpreta a Bride to Be (voice) en la película.
David Feiss hace el papel de Cowboy Robot (voice).
Nicholas Guest interpreta a French Waiter Robot (voice) en la película.
Max Burkholder hace el papel de Billy (voice).
Victor Bonavida interpreta a Sam (voice) en la película.
Steve Alterman hace el papel de Press Secretary (voice).
Rif Hutton interpreta a Metro City Sergeant (voice) en la película.
Tony Matthews interpreta a Cora's Dad (voice) en la película.
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