«Super Mario Bros, le film» rassemble dans sa version originale les voix de Chris Pratt (Jurassic World) dans le rôle de Mario, Anya Taylor-Joy (Last Night in Soho) dans celui de la princesse Peach, Charlie Day (Pacific Rim 2: Uprising) dans celui de Luigi, Jack Black (Jumanji: Bienvenue dans la jungle) dans le rôle de Bowser, Keegan-Michael Key (Le Roi Lion) dans le rôle de Toad, Seth Rogen (Sausage Party: la vie privée des aliments) dans le rôle de Donkey Kong, Fred Armisen (Les Mitchell contre les machines) dans le rôle de Cranky Kong, Kevin Michael Richardson (Transformers 2: la Revanche) dans le rôle de Kamek et Sebastian Maniscalco (TAG) dans le rôle de Spike.