Fő karakterek:
* Villám McQueen: Egy beképzelt, piros versenyautó, aki a sorozat során az alázatot és a barátságot tanulja.
* Mater: Egy rozsdás, jópofa vontató, aki Villám legjobb barátja. Vidám szerencsétlenségeiről és déli vonzerejéről ismert.
* Sally Carrera: Egy elegáns, kék Porsche, akinek van egy kávézója Radiator Springsben, és Villám szerelme.
* Doki Hudson: Egy bölcs és tisztelt öreg Hudson Hornet, aki egykori bajnok versenyző. Mentorálja Lightningot, és apafigurává válik.
Egyéb fontos karakterek:
* Ramone: Menő, lila testreszabó, aki új fényezést ad a Lightningnek.
* Luigi: Ideges, olasz akcentusú gumiárus, aki barátságban van Guidóval.
* Útmutató: Szorgalmas, olasz akcentusú targonca, aki segít Luiginak a gumiboltban.
* Seriff: Egy szigorú, kék kisteherautó, aki megőrzi a békét Radiator Springsben.
* Flo: Egy pimasz, rózsaszín vontató, aki a benzinkutat üzemelteti.
* Töltsd ki: Egy hippiszerű Volkswagen busz, aki természetes üzemanyagtöltő állomást üzemeltet.
* Sarge: Egy második világháborús dzsip, akinek katonai feleslegek boltja van.
* Mack: Egy nagy, kék nyerges teherautó, aki a Villám szállítója.
Antagonisták:
* Chick Hicks: Egy cinikus, sárga versenyző, aki Villám riválisa.
* A király: Egy legendás versenyző, aki kezdetben ellenséges a Lightninggal szemben, de végül barátja lesz.
* Z professzor: Egy gonosz, elzombizált autó, aki meg akarja hódítani a világot az *Cars 2*-ben.
Új karakterek a „Cars 3”-ban:
* Jackson Storm: Egy elegáns, új generációs versenyautó, aki a Lightning új riválisa.
* Cruz Ramirez: Tehetséges, fiatal versenyautó, akiből Lightning edzője lesz.
Ez a lista nem teljes, mivel sok más támogató és visszatérő karakter is van az autók univerzumában.