本作の完成度を飛躍的に高めているのが、実力派キャスト陣による圧巻の演技力です。特に日本語吹き替え版においては、映画本編でおなじみの主要声優陣が続投しつつ、スピンオフならではの魅力的な新キャストが起用されました。
ボニーのおもちゃたちのなかでも知性派でありながら純粋な熱情を持つトリクシーの声優（日本語吹き替え）は、声優の許綾香が好演。原語版クリステン・シャールのコメディカルかつ哀愁漂うニュアンスを見事に汲み取り、等身大の葛藤をリアルに表現しています。また、相棒である臆病なティラノサウルスのレックスは名優・三ツ矢雄二が演じ、物語の絶妙なコメディリリーフとして抜群の存在感を放ちます。
そして本作のキーパーソン、戦士レプティラス・マキシマスの吹き替えを担当したのは重鎮・井上和彦です。筋骨隆々で威厳に満ちたグラディエーターでありながら、世間知らずでどこか純真無垢な戦士の哀愁を、深みのある低音ボイスで見事に演じ切りました。
さらに見逃せないのが、本作で異様な存在感を放つ謎のキャラクター「エンジェル・キティ」です。頭に輪っかを乗せ、背中に羽を生やした猫のオーナメントである彼女は、緊迫した状況でも唐突に哲学的かつ教訓めいた格言を口にし、ウッディたちを困惑させます。このシュールなユーモア感覚こそ、ピクサー脚本の真骨頂と言えます。
