El elenco principal:
* Phineas Flynn: El hermano mayor inventivo y enérgico. Voz de Vicente Martella.
* Ferb Fletcher: El hermano menor tranquilo e ingenioso. Voz de Thomas Sangster.
* Candace Flynn: Su hermana mayor, que está obsesionada con arrestarlos por sus locos inventos. Voz de Ashley Tisdale.
* Perry el ornitorrinco: El ornitorrinco mascota de Phineas y Ferb, que trabaja en secreto como agente secreto de la O.W.C.A. (Organización sin un acrónimo genial). Voz de Dee Bradley Baker.
* Dra. Heinz Doofenshmirtz: El científico malvado que vive al otro lado de la calle y constantemente intenta apoderarse del Área Tri-State. Voz de Dan Povenmire.
* Isabella García-Shapiro: El enamoramiento de Phineas, miembro de Fireside Girls. Voz de Alyson Stoner.
* Buford Van Stomm: El matón duro y algo tonto. Voz de Bobby Gaylor.
* Baljeet Tjinder: El amigo inteligente y a menudo nervioso de Phineas y Ferb. Voz de Maulik Pancholy.
* Jeremy Johnson: El amor platónico de Candace, un chico popular. Voz de Mitchel Musso.
* Mamá de Phineas y Ferb: Una madre amorosa y solidaria. Voz de Caroline Rhea.
* Papá de Phineas y Ferb: Un padre relajado y a menudo inconsciente. Voz de Richard O'Brien.
Personajes recurrentes:
* Monograma mayor: El jefe de Perry en OWCA. Voz de Jeff "Swampy" Marsh.
* Agente P: El nombre en clave del agente secreto de Perry.
* Stacy Hirano: El mejor amigo de Candace, que a menudo se muestra escéptico ante los intentos de Candace de arrestar a Phineas y Ferb. Voz de Kelly Hu.
* Las chicas de Fireside: Un grupo de chicas que siempre están dispuestas a ayudar a Phineas y Ferb. Voz de Alyson Stoner, Ashley Tisdale y otros.
* El compañero malvado: El torpe asistente de Doofenshmirtz. Voz de Dee Bradley Baker.
* Vanessa Doofenshmirtz: La hija adolescente de Doofenshmirtz, que suele sentirse avergonzada por las travesuras malvadas de su padre. Voz de Olivia Olson.
* Norma: El robot mayordomo de Doofenshmirtz.
* El Narrador: Una voz misteriosa que narra muchos de los episodios. Voz de Dee Bradley Baker.
Esta lista cubre la mayoría de los personajes principales, pero Phineas y Ferb son conocidos por su gran elenco y sus muchos personajes recurrentes, ¡por lo que hay muchos más personajes que podrían enumerarse!