Hovedtegn:
* Lightning McQueen: En kæk, rød racerbil, der lærer ydmyghed og venskab gennem hele serien.
* Mater: En rusten, godmodig trækvogn, som er Lynets bedste ven. Han er kendt for sine hylende morsomme ulykker og sit sydlige træk.
* Sally Carrera: En slank, blå Porsche, der ejer en cafe i Radiator Springs og er Lightnings kærlighedsinteresse.
* Dok Hudson: En klog og respekteret gammel Hudson Hornet, som er en tidligere champion-racer. Han vejleder Lightning og bliver en faderfigur for ham.
Andre vigtige tegn:
* Ramone: En cool, lilla customizer, der giver Lightning et nyt malerjob.
* Luigi: En nervøs dæksælger med italiensk accent, som er venner med Guido.
* Guido: En hårdtarbejdende gaffeltruck med italiensk accent, der hjælper Luigi i dækværkstedet.
* Sheriff: En streng, blå pickup truck, der holder freden i Radiator Springs.
* Flo: En fræk, lyserød trækvogn, der driver tankstationen.
* Fillmore: En hippie-lignende Volkswagen-bus, der kører en naturlig tankstation.
* Sarge: En jeep fra 2. verdenskrig, der ejer en militær overskudsbutik.
* Mack: En stor, blå sættevogn, som er Lynets transportør.
Antagonister:
* Chick Hicks: En kynisk, gul racer, der er Lynets rival.
* Kongen: En legendarisk racer, der i starten er antagonistisk over for Lightning, men til sidst bliver en ven.
* Professor Z: En skurkagtig, zombificeret bil, der ønsker at overtage verden i *Cars 2*.
Nye karakterer i "Cars 3":
* Jackson Storm: En slank næste generations racerbil, som er Lightnings nye rival.
* Cruz Ramirez: En talentfuld, ung racerbil, der bliver Lynets træner.
Denne liste er ikke udtømmende, da der er mange andre bi- og tilbagevendende karakterer i Cars-universet.