ライトニング・マックイーンの魅力を語る上で欠かせないのが、日米の実力派キャストによる声の演技です。
英語版オリジナルボイスを担当したのは、ハリウッドの名優オーウェン・ウィルソン（Owen Wilson）。彼の持つ独特のリラックスしたハスキーボイスと、決め台詞「カチャウ！（Ka-chow!）」に代表される軽妙なトーンは、自信家でありながらどこか憎めないマックイーンの個性を完璧に確立しました。
そして、日本語吹き替え版でマックイーンを熱演したのが声優の土田大です。劇団青年座出身の実力派であり、海外ドラマや映画の吹き替えで数々の主役を務めてきた土田は、前作で見せた若さゆえのトゲが抜け、円熟味と責任感を帯びた『カーズ2』のマックイーンを見事に表現しました。特に、世界大会のプレッシャーの中でメーターの無邪気な行動に苛立ちを爆発させてしまう緊迫したシーンや、終盤で自らの非を認めてメーターに謝罪する際の繊細な感情表現は、日本語版ならではの深みを与えています。
相棒メーター役を務めた山口智充（ぐっさん）のアドリブ感あふれるコミカルな演技、そして最大のライバルであるイタリア代表フランチェスコ・ベルヌーイ役の宗矢樹頼による情熱的な怪演とのアンサンブルは、日本語吹き替え版の完成度を極限まで高めています。
