- Ned Beatty - Lotso (voice)
- Jodi Benson - Barbie (voice)
- John Morris - Andy (voice)
- Emily Hahn - Bonnie (voice)
- Timothy Dalton - Mr. Pricklepants (voice)
- Kristen Schaal - Trixie (voice)
- Jack Angel - Chunk (voice)
- John Cygan - Twitch (voice)
- Jan Rabson - Sparks (voice)
- Laurie Metcalf - Andy's Mom (voice)
- Lori Alan - Bonnie's Mom (voice)
- Bea Miller - Molly (voice)
- R. Lee Ermey - Sarge (voice)
- Teddy Newton - Chatter Telephone (voice)
- Richard Kind - Bookworm (voice)
- Bud Luckey - Chuckles (voice)
- Erik von Detten - Sid (voice)
- Carlos Alazraqui - Additional Voices (voice)
- Teresa Ganzel - Additional Voices (voice)
- Jess Harnell - Additional Voices (voice)
- Danny Mann - Additional Voices (voice)
- Mickie McGowan - Additional Voices (voice)
- Laraine Newman - Additional Voices (voice)
- Colleen O'Shaughnessey - Additional Voices (voice)
- Bob Peterson - Additional Voices (voice)
- Jerome Ranft - Additional Voices (voice)
- Lee Unkrich - Additional Voices (voice)
- Colette Whitaker - Additional Voices (voice)
- Adam Joshua Jastrow - Children (voice)
- Theodore F. Kayser - Children (voice)
- Aramé Scott - Children (voice)
- Godfrey Gao - Ken (voice)
- Sherry Lynn - (voice) (uncredited)
- Jim Ward - (voice) (uncredited)
- Frank Welker - Bullseye / Buster / The Monkey / Pigeon (voice) (uncredited)
- Lee Unkrich
- Andrew Stanton
- Lee Unkrich
- John Lasseter
- Darla K. Anderson
- John Lasseter
- Kevin Reher
- Holly Dorff
- Mickie McGowan
- Natalie Lyon
- Don Davis
- Randy Newman
- Randy Newman
- Doc Kane
- Michael Silvers
- Dennie Thorpe
Tom Hanks interpreta a Woody (voice) en la película.
Tim Allen interpreta a Buzz Lightyear (voice) en la película.
Joan Cusack hace el papel de Jessie (voice).
Don Rickles interpreta a Mr. Potato Head (voice) en la película.
Wallace Shawn interpreta a Rex (voice) en la película.
John Ratzenberger interpreta a Hamm (voice) en la película.
Estelle Harris interpreta a Mrs. Potato Head (voice) en la película.
Blake Clark interpreta a Slinky Dog (voice) en la película.
Jeff Pidgeon interpreta a Aliens (voice) en la película.
Ned Beatty interpreta a Lotso (voice) en la película.
Michael Keaton hace el papel de Ken (voice).
Jodi Benson interpreta a Barbie (voice) en la película.
John Morris interpreta a Andy (voice) en la película.
Emily Hahn interpreta a Bonnie (voice) en la película.
Timothy Dalton hace el papel de Mr. Pricklepants (voice).
Kristen Schaal interpreta a Trixie (voice) en la película.
Jeff Garlin interpreta a Buttercup (voice) en la película.
Bonnie Hunt interpreta a Dolly (voice) en la película.
Whoopi Goldberg hace el papel de Stretch (voice).
Jack Angel interpreta a Chunk (voice) en la película.
John Cygan interpreta a Twitch (voice) en la película.
Jan Rabson hace el papel de Sparks (voice).
Laurie Metcalf interpreta a Andy's Mom (voice) en la película.
Lori Alan hace el papel de Bonnie's Mom (voice).
Bea Miller interpreta a Molly (voice) en la película.
R. Lee Ermey interpreta a Sarge (voice) en la película.
Teddy Newton hace el papel de Chatter Telephone (voice).
Richard Kind interpreta a Bookworm (voice) en la película.
Bud Luckey interpreta a Chuckles (voice) en la película.
Javier Fernández-Peña hace el papel de Spanish Buzz (voice).
Erik von Detten interpreta a Sid (voice) en la película.
Jack Willis interpreta a Frog (voice) en la película.
Carlos Alazraqui interpreta a Additional Voices (voice) en la película.
Teresa Ganzel interpreta a Additional Voices (voice) en la película.
Jess Harnell hace el papel de Additional Voices (voice).
Danny Mann hace el papel de Additional Voices (voice).
Mickie McGowan interpreta a Additional Voices (voice) en la película.
Laraine Newman interpreta a Additional Voices (voice) en la película.
Colleen O'Shaughnessey interpreta a Additional Voices (voice) en la película.
Bob Peterson interpreta a Additional Voices (voice) en la película.
Jerome Ranft hace el papel de Additional Voices (voice).
Lee Unkrich interpreta a Additional Voices (voice) en la película.
Colette Whitaker interpreta a Additional Voices (voice) en la película.
Adam Joshua Jastrow hace el papel de Children (voice).
Theodore F. Kayser hace el papel de Children (voice).
Gia Michailidis interpreta a Children (voice) en la película.
Nikolas Michailidis interpreta a Children (voice) en la película.
Aramé Scott hace el papel de Children (voice).
Hannah Unkrich interpreta a Children (voice) (archive sound) en la película.
Godfrey Gao interpreta a Ken (voice) en la película.
Sherry Lynn hace el papel de (voice) (uncredited).
Jim Ward interpreta a (voice) (uncredited) en la película.
Frank Welker hace el papel de Bullseye / Buster / The Monkey / Pigeon (voice) (uncredited).
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