Päähahmot:
* Salama McQueen: Rohkea, punainen kilpa-auto, joka oppii nöyryyttä ja ystävyyttä sarjan aikana.
* Mater: Ruosteinen, hyväntuulinen hinausauto, joka on Lightningin paras ystävä. Hänet tunnetaan hauskoista seikkailuistaan ja eteläisyydestään.
* Sally Carrera: Tyylikäs, sininen Porsche, joka omistaa kahvilan Radiator Springsissä ja on Lightningin rakkauskohde.
* Doc Hudson: Viisas ja arvostettu vanha Hudson Hornet, joka on entinen mestarikilpailija. Hän ohjaa Lightningia ja hänestä tulee isähahmo.
Muut tärkeät merkit:
* Ramone: Viileä, violetti mukauttaja, joka antaa Lightningille uuden maalauksen.
* Luigi: Hermostunut italialainen rengasmyyjä, joka on Guidon ystävä.
* Opas: Ahkera, italialainen haarukkatrukki, joka auttaa Luigia rengasliikkeessä.
* Seriffi: Perä, sininen lava-auto, joka pitää rauhan Radiator Springsissä.
* Flo: Näppärä vaaleanpunainen hinausauto, joka pyörittää huoltoasemaa.
* Täytä lisää: Hippimainen Volkswagen-bussi, joka pyörittää luonnollista polttoaineasemaa.
* Sarge: Toisen maailmansodan aikainen jeeppi, joka omistaa armeijan ylijäämäkaupan.
* Mack: Iso, sininen puoliperävaunuauto, joka on Lightningin kuljettaja.
Anagonistit:
* Chick Hicks: Kyyninen, keltainen kilpailija, joka on Lightningin kilpailija.
* Kuningas: Legendaarinen kilpailija, joka on aluksi vihamielinen Lightningia kohtaan, mutta josta tulee lopulta ystävä.
* Professori Z: Hullu, zombisoitunut auto, joka haluaa vallata maailman *Cars 2* -pelissä.
Uudet hahmot "Cars 3:ssa":
* Jackson Storm: Tyylikäs, seuraavan sukupolven kilpa-auto, joka on Lightningin uusi kilpailija.
* Cruz Ramirez: Lahjakas, nuori kilpa-auto, josta tulee Lightningin kouluttaja.
Tämä luettelo ei ole tyhjentävä, sillä Cars-universumissa on monia muita tukevia ja toistuvia hahmoja.