- Robert Downey Jr. Dr. John Dolittle
- Antonio Banderas Rey Rassouli
- Michael Sheen Dr. Blair Müdfly
- Emma Thompson Poly (voz)
- Rami Malek Chee-Chee (voz)
- John Cena Yoshi (voz)
- Kumail Nanjiani Plimpton (voz)
- Octavia Spencer Dab-Dab (voz)
- Tom Holland Jip (voz)
- Craig Robinson Fleming (voz)
- Ralph Fiennes Barry (voz)
- Selena Gomez Betsy (voz)
- Marion Cotillard Tutu (voz)
- Jessie Buckley Reina Victoria
- Jim Broadbent Lord Thomas Badgley
- Frances de la Tour Dragon (voz)
- Kasia Smutniak Lily Dolittle
- Ralph Ineson Arnall Stubbins
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