Le casting principal :
* Phineas Flynn : Le frère aîné inventif et énergique. Voix de Vincent Martella.
* Ferb Fletcher : Le jeune frère calme et débrouillard. Voix de Thomas Sangster.
* Candace Flynn : Leur sœur aînée qui est obsédée par le fait de les arrêter pour leurs inventions folles. Voix d'Ashley Tisdale.
* Perry l'Ornithorynque : L'ornithorynque de compagnie de Phineas et Ferb, qui travaille secrètement comme agent secret pour l'O.W.C.A. (Organisation sans acronyme cool). Voix de Dee Bradley Baker.
* Dr. Heinz Doofenshmirtz : Le scientifique maléfique qui vit de l'autre côté de la rue, essayant constamment de s'emparer de la zone des trois États. Voix de Dan Povenmire.
* Isabella Garcia-Shapiro : Le béguin de Phineas, membre des Fireside Girls. Voix d'Alyson Stoner.
* Buford Van Stomm : Le tyran coriace et quelque peu stupide. Voix de Bobby Gaylor.
* Baljeet Tjinder : L'ami intelligent et souvent nerveux de Phineas et Ferb. Voix de Maulik Pancholy.
* Jeremy Johnson : Le béguin de Candace, un garçon populaire. Voix de Mitchel Musso.
* La maman de Phineas et Ferb : Une mère aimante et solidaire. Voix de Caroline Rhea.
* Le père de Phineas et Ferb : Un père décontracté et souvent inconscient. Voix de Richard O'Brien.
Personnages récurrents :
* Monogramme majeur : Le patron de Perry chez O.W.C.A. Voix de Jeff "Swampy" Marsh.
* Agent P : Le nom de code de l'agent secret de Perry.
* Stacy Hirano : Le meilleur ami de Candace, qui est souvent sceptique quant aux tentatives de Candace de faire tomber Phineas et Ferb. Voix de Kelly Hu.
* Les filles au coin du feu : Un groupe de filles toujours désireuses d'aider Phineas et Ferb. Voix d'Alyson Stoner, Ashley Tisdale et d'autres.
* Le compagnon maléfique : L'assistant maladroit de Doofenshmirtz. Voix de Dee Bradley Baker.
* Vanessa Doofenshmirtz : La fille adolescente de Doofenshmirtz, qui est généralement gênée par les vilaines pitreries de son père. Voix d'Olivia Olson.
* Norme : Le robot majordome de Doofenshmirtz.
* Le Narrateur : Une voix mystérieuse qui raconte de nombreux épisodes. Voix de Dee Bradley Baker.
Cette liste couvre la plupart des personnages principaux, mais Phineas et Ferb est connu pour sa grande distribution et ses nombreux personnages récurrents, il y a donc beaucoup plus de personnages qui pourraient être répertoriés !