『ウルトラシリーズ』、『仮面ライダーシリーズ』、『スーパー戦隊シリーズ』、『ゴジラ』といった特撮ヒーロー作品・特撮映画作品においてもキャラクターデザインという役職は存在しており、この場合は主にきぐるみやコスチュームのデザインを行う担当者を意味してキャラクターデザイナーという職が設定される。実写作品は役者が顔出しで演技するものであり、人相の設定は必要がないが、変身ヒーローの場合はマスクやコスチュームなどがデザインされる。また、専用武器などの装備類についてはメカ専門のデザイナーが担当することが多いが、一部のものについては服装とのデザインの一貫性を持たせるためにキャラクターデザイナーらが必要なデザインを行うこともある。特撮テレビ番組などはそのマーチャンダイジングによって大部分の収益を稼ぎ出す構造になっており、そのメインスポンサーである玩具メーカーの社内もしくは関連デザイン会社の玩具デザイナーが企画段階から商品展開を見越した形で、メインのキャラクターや登場するメカニックなどのデザインを行うことが多い。なお東映製作の特撮作品、特に1970年代後半以降の作品では、キャラクターデザインとして、クレジットされるデザイナーは主に敵側のキャラクターの衣装や着ぐるみ（そして敵側の各種メカニックや小物など）を担当していた。これは前述の通り、番組のスポンサーであるバンダイ（1983年（昭和58年）までは子会社だったポピー）のデザイン部門に所属するデザイナーがマーチャンダイジングも考慮してヒーロー側のデザインを担当するのが規定路線である（これは現在でも同じである）と共に、その名前を番組中ではクレジットしないことも慣例化していたためである。なお21世紀に入ってからは、そのデザイン部門が発展したPLEXの名前が明記されるケースも多い。また劇中の設定やガジェット、担当するデザインに合わせて、その名称（肩書）がより細かく明記されることも多くなっている。
アニメやコンピュータゲームにおけるキャラクターデザインとは、物語に登場する架空の人物（キャラクター）の人相・髪型・服装などの外見を、監督や脚本家の設定を参考にデザインすることである。現在の日本のアニメ作品においてキャラクターデザインは基本的にはアニメーターの業務の一部であり、原画、作画監督において実績のある人物がデザイナーに抜擢されるのが通例である。アニメーターではない人物がデザインを手がける例はあるが、多くは「キャラクター原案」であり、アニメーターによって作画しやすいように再度リファインされるのが普通である。オリジナルアニメの場合、全ての登場人物はオリジナル、つまりデザイナーの完全な創造物となる。デザイナーは全ての登場人物の外見をデザインするが、人物の正面だけではなく背面や側面・基本的な動作・喜怒哀楽の表情集・服装バリエーション・アクセサリーなどの小物類や、複数の登場人物が同一のフレーム内に登場するシーンの描画に必要な身長比較表なども作成する。登場回数が多い主人公クラスのデザインは詳細に、雑魚キャラクター・モブキャラクターと呼ばれる些細な人物のデザインは簡略かつ効率的に行われるのが普通である。長期間にわたり放送されているテレビアニメの場合、時間の経過に伴ってデザインが次第に変化していくことも見られる。デザイナーの描いた登場人物のデザイン画は、メカニックやクリーチャーのデザイン画と共にまとめられて、設定資料集として多数コピーされ、作画に携わるスタッフに配布される。各原画マンは登場人物のデザインを参照しつつ、自分が描いた絵が我流にならないように時折チェックする必要がある。そのため、表情集などが作画スタッフの作業机の一角に貼り出されていることはよく見かけられる。また、この設定資料から部外秘の要素を取り除いたものが広報宣伝の素材や参考資料などとして、直接の広報担当者の他に、専門誌の編集部に配布されたり、インターネット上で一般向けに公開されることもある。コンピュータゲームでは必要に応じて3Dモデルも作成される。登場人物の服装や装飾のバリエーションを増やすためにはその都度それぞれを新たにデザインする必要があり、その為にはデザイナーにデザイン作業の発注が必要となる。つまり、その都度経費が発生するということでもある。アニメに登場する人物の服装の種類が全編を通して限られていたり、一張羅であることも珍しくないのはこれに起因している。
美術監督は武重洋二、美術監督補佐は吉田昇。美術班も作画部門と同様新人スタッフが多かったため、武重はほぼすべてのカットの美術ボードを描いた。しかも、用途別に各カットごと3枚の美術ボードを描くほど念入りだった。『となりのトトロ』の作画監督であるベテランの男鹿和雄は、主に不思議の町に入り込む前の世界、冒頭とラストシーンの自然環境の背景を一任され、該当場面のモデルとなった四方津駅周辺を独自に取材した。湯屋の中の巨大な鬼の襖絵は吉田昇が担当した。宮崎からは「どこか懐かしい風景」「目黒雅叙園のような擬洋風、古伊万里の大きな壺」などの指示があった。色については「とにかく派手に」「下品なほどの赤」という指定があり、随所にちりばめられた赤色と湯屋内部の金色がキーカラーになっている。2000年3月17日には、江戸東京たてもの園でロケハンが行われた。江戸東京たてもの園は、企画当初から作品の舞台とされていた場所である。油屋のデザインについて、モデルとなった特定の温泉宿などは存在しない。ただし、江戸東京たてもの園の子宝湯は宮崎お気に入りの建物で、特に千鳥破風の屋根に加えて玄関の上に唐破風（別の屋根の形式）を重ねる趣向、および内部の格天井に描かれた富士山のタイル絵などの「無駄な装飾性」に魅了されたという。また、ジブリの社員旅行で訪れたことのある道後温泉本館も参考にされた。油屋の内装は目黒雅叙園が原形になっており、他に二条城の天井画、日光東照宮の壁面彫刻、広島の遊郭の赤い壁などが参考にされた。釜爺の仕事場にあった薬草箱は江戸東京たてもの園の武居三省堂（文具屋）内部の引出しがモデルになっている。油屋周辺の飲食店街は、新橋の烏森口や有楽町ガード下の歓楽街をイメージして描かれている。従業員の部屋は、1950年代の劣悪な労働環境だった近江紡糸工場の女工たちの部屋や、多磨全生園隣接の国立ハンセン病資料館内に再現された雑居部屋がモデルとなっている。湯婆婆の部屋は、和洋の混じった鹿鳴館や目黒雅叙園がモデルである。台湾の台北近郊の町九份の一部商店主は宮崎駿が訪れスケッチをしたと主張しているが、宮崎は台湾メディアのインタビューに対して九份を作品の参考にしたことはないと否定している。