De hoofdcast:
* Phineas Flynn: De inventieve, energieke oudere broer. Stem door Vincent Martella.
* Ferb Fletcher: De rustige, vindingrijke jongere broer. Stem door Thomas Sangster.
* Candace Flynn: Hun oudere zus, die geobsedeerd is door hen op te pakken voor hun gekke uitvindingen. Stem door Ashley Tisdale.
* Perry het vogelbekdier: Het vogelbekdier van Phineas en Ferb, die in het geheim werkt als geheim agent voor de O.W.C.A. (Organisatie zonder cool acroniem). Stem door Dee Bradley Baker.
* Dr. Heinz Doofenshmirtz: De kwaadaardige wetenschapper die aan de overkant van de straat woont en voortdurend probeert het Tri-State Area over te nemen. Stem door Dan Povenmire.
* Isabella Garcia-Shapiro: Phineas' verliefdheid, een lid van de Fireside Girls. Stem door Alyson Stoner.
* Buford Van Stomm: De stoere en enigszins domme pestkop. Stem door Bobby Gaylor.
* Baljeet Tjinder: De intelligente en vaak zenuwachtige vriend van Phineas en Ferb. Stem door Maulik Pancholy.
* Jeremy Johnson: Candace's verliefdheid, een populaire jongen. Stem door Mitchel Musso.
* De moeder van Phineas en Ferb: Een liefdevolle en ondersteunende moeder. Stem door Caroline Rhea.
* De vader van Phineas en Ferb: Een relaxte en vaak onbewuste vader. Stem door Richard O'Brien.
Terugkerende tekens:
* Belangrijk monogram: Perry's baas bij O.W.C.A. Stem door Jeff "Swampy" Marsh.
* Agent P: Perry's geheim agent codenaam.
* Stacy Hirano: Candace's beste vriend, die vaak sceptisch staat tegenover Candace's pogingen om Phineas en Ferb op te pakken. Stem door Kelly Hu.
* De Fireside Girls: Een groep meiden die altijd klaar staan om Phineas en Ferb te helpen. Stem door Alyson Stoner, Ashley Tisdale en anderen.
* De kwaadaardige sidekick: De stuntelige assistent van Doofenshmirtz. Stem door Dee Bradley Baker.
* Vanessa Doofenshmirtz: De tienerdochter van Doofenshmirtz, die zich gewoonlijk in verlegenheid brengt door de gemene capriolen van haar vader. Stem door Olivia Olson.
* Norm: De robotbutler van Doofenshmirtz.
* De verteller: Een mysterieuze stem die veel van de afleveringen vertelt. Stem door Dee Bradley Baker.
Deze lijst omvat de meeste hoofdpersonen, maar Phineas en Ferb staat bekend om zijn grote cast en de vele terugkerende personages, dus er kunnen nog veel meer personages worden vermeld!