レレレの天才バカボン
バカボンのパパ - 小倉久寛
バカボン - 亀井芳子
バカボンのママ - 増山江威子
はじめ - ゆきじ
本官さん、レレレのおじさん - 千葉繁
ウナギイヌ - 塩屋浩三
シロウナギイヌ - 間宮くるみ
その他 - 緒方賢一、西村朋紘、大川透、山口勝平、加藤奈々絵、丸山裕子、高木渉、三石琴乃、家中宏、塩屋翼、麻丘夏未、松本梨香、高橋広樹、木村雅史、尾形雅宏、滝沢ロコ、くじら、亀山助清
モク山:三宅裕司
赤塚は4回目のアニメ化に際し、「ママの声だけは変えないで欲しい」との要望を出している。なお、増山によるバカボンのママ役はテレビアニメではこれが最後となり、次作『深夜!天才バカボン』では、増山に代わり日髙のり子がバカボンのママ役に就任している。
『平成天才バカボン』以降パパを演じることが多い富田耕生は声優変更について「困ったもんだね」と苦言を呈している。
バカボンのパパ役の小倉久寛は1990年にテレビ東京で放送の海外アニメ『電光石火バットマン』(ロビン役)以来の声優担当で、国産アニメは初。プロデューサーの東不可止は、小倉の起用について「初代声優の雨森雅司は故人であり、『平成』での富田耕生は『何か違う』との声があったため、誰がやっても『違う』といわれるなら、敢えて雨森に似せるより、新しいイメージで」と語っている。なお第34話「モク山さんの禁煙なのだ」ではゲスト声優として、小倉が所属するSETの座長・三宅裕司がモク山の声を担当した。本作の特徴として名前のないゲストキャラクターのほとんどは形容詞が付けられて紹介されている。
作詞 - 沢村大和 / 作曲 - 辺見さとし / 編曲 - 野中則夫 / 歌 - ビレッジパープル
OPでは使われていない「これでいいのだ」が歌詞に登場する。